【中玻網(wǎng)】自上世紀(jì)50年代起，許多研究玻璃窯爐的學(xué)者對熔化過程的數(shù)學(xué)模型發(fā)生了非常大興趣。他們認(rèn)為通過建立數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)窯爐，在窯爐運(yùn)行中的調(diào)整具有重大意義。但是數(shù)十年來，真實(shí)能用于實(shí)際的數(shù)學(xué)模型并不是十分完善，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于CFD（計(jì)算的流體動力學(xué)）的數(shù)學(xué)模型才越來越有實(shí)用價(jià)值�，F(xiàn)代控制理論早已非常成熟，但在玻璃工業(yè)上的應(yīng)用，卻十分罕見，這是因?yàn)椴ＡЧに囘^程十分復(fù)雜，人們只能將其視為黑匣子，借助于玻璃窯爐數(shù)學(xué)模型和模仿器，我們正在找到玻璃生產(chǎn)過程先進(jìn)控制的打破口。
　　
　　在玻璃生產(chǎn)的自動控制中，我們必須十分了解工藝過程的條件與玻璃產(chǎn)品質(zhì)量（按不同產(chǎn)品的合格率分）之間的關(guān)系。目前，過程模仿早已被采用，以預(yù)估各種工藝過程的影響，例如，窯爐內(nèi)的燃燒狀態(tài)、火焰分布、加料及配合料分布、電助熔對液流的影響、溫度分布以及氧化還原的影響等情況。而模仿結(jié)果可以清楚地告訴玻璃廠家生產(chǎn)過程的水平，而工藝水平的提高會相應(yīng)提高玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量。由于有了詳細(xì)的監(jiān)控信息，玻璃廠家就可以輕松地了解工藝過程與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系，并且?guī)椭麄冊谳^佳的生產(chǎn)條件下生產(chǎn)出較佳質(zhì)量的產(chǎn)品。
　　
　　LEONARDO軟件套裝是專門為玻璃工藝生產(chǎn)過程設(shè)計(jì)的。多年來，該軟件在運(yùn)轉(zhuǎn)的窯爐上進(jìn)行離線評估和硬件設(shè)計(jì)上已得到廣泛應(yīng)用，而且這個(gè)軟件工具也是工程設(shè)計(jì)和安裝在線操作支持系統(tǒng)（玻璃過程模仿器）的基礎(chǔ)，并能夠支持高性能控制系統(tǒng)（基于嚴(yán)格模型的預(yù)估控制系統(tǒng)）。有相關(guān)人士認(rèn)為LEONARDO的技術(shù)打破翻開了窯爐優(yōu)化設(shè)計(jì)和過程控制的的新篇章。這套軟件的核心部分由GTM-X（玻璃池爐模型）和INCA（IPCOS新穎的控制結(jié)構(gòu)）組成。GTM-X可以在不同的生產(chǎn)線上根據(jù)不同的玻璃類型建立數(shù)學(xué)模型，而INCA則是控制系統(tǒng)的內(nèi)核軟件，它可以用于互相關(guān)聯(lián)的多變量控制系統(tǒng)，是許多先進(jìn)過程控制系統(tǒng)（APC）的基石，它可以和現(xiàn)存的PID、PLC、DCS等整合在一起，在不需改變操作界面的情況下，監(jiān)督控制生產(chǎn)過程，同時(shí)便于操作員的操作。
　　
　　玻璃工藝過程數(shù)學(xué)模型：GTM-X在過去的20年中，實(shí)質(zhì)性的程序研究、軟件開發(fā)、工業(yè)應(yīng)用與驗(yàn)證已經(jīng)使較新的玻璃工藝過程數(shù)學(xué)模型GTM-X這個(gè)較有經(jīng)驗(yàn)的、較準(zhǔn)確的玻璃窯爐模仿軟件現(xiàn)實(shí)可用。這套玻璃離線工具軟件，包括以CFD（計(jì)算的流體動力學(xué)）為基礎(chǔ)的整體化嚴(yán)格的工藝過程模型。GTM-X不僅可以對穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行模仿，同時(shí)還可以對窯爐的動態(tài)行為進(jìn)行模仿，并為包括燃燒過程、熔化過程、均化過程、澄清過程，以及料道溫度調(diào)整過程等提供出詳細(xì)的可顯示的信息。而該軟件的另一大優(yōu)勢是適用于任何窯爐和料道類型上以及任何的玻璃類型。GTM-X包含了專項(xiàng)使用的模型和數(shù)據(jù)庫，其中有玻璃模型、燃燒模型、耐火材料模型和實(shí)用窯爐技術(shù)模型，可方便地用于窯爐的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和解決故障等。因?yàn)樗悄K化組態(tài)的，用戶可根據(jù)不同需求自由組態(tài)。
　　
　　LEONARDO軟件套裝中，GTM-X是靠前個(gè)層次的軟件。通�？蛻籼峁┢涓G爐的技術(shù)圖紙，包括一些材料的性質(zhì)以及玻璃成分等必要的數(shù)據(jù)，GTM工程師們根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立模型，然后進(jìn)行模仿，較后對模擬出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。GTM-X不僅可以對窯爐內(nèi)部的溫度液流情況給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，同時(shí)對鼓泡、攪拌情況、電助熔的性能給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示，GTM-X還可以計(jì)算出玻璃液的駐留時(shí)間。另外，玻璃生產(chǎn)廠商都很在意耐材的情況，GTM-X同樣可以向用戶顯示出窯爐內(nèi)耐火材料的侵蝕程度。
　　
　　玻璃工藝過程模仿器：GPSGTM-X軟件并不能滿足運(yùn)行中的窯爐故障診斷和工藝調(diào)整的需要，GPS（玻璃工藝過程模仿器）可以彌補(bǔ)這一不足。GPS是以數(shù)學(xué)計(jì)算方法在GTM-X模型基礎(chǔ)上的窯爐快速模仿器。在線應(yīng)用的GPS可被看成是提供液流、溫度、氧化還原和駐留時(shí)間的“軟傳感器”。那些更重要的操作條件，例如：發(fā)泡區(qū)的溫度和位置、較少駐留時(shí)間以及玻璃的顏色也會被自動測定出來。
　　
　　GPS的監(jiān)視系統(tǒng)連接到DCS/PLC/SCADA系統(tǒng)上使用與GMT-X窯爐模仿軟件相結(jié)合。在控制室，雖然沒有直接的硬件傳感器或者在線測量工藝過程的條件，但是操作人員可以實(shí)時(shí)地看到重要的工藝過程的信息。在監(jiān)視的模式下，這個(gè)三維模仿的軟傳感器，根據(jù)可得到的測量值來推測相關(guān)的信息。在預(yù)估模式下，該系統(tǒng)可用來檢查窯爐對于生產(chǎn)工藝參數(shù)的改變和其他擾動時(shí)所做出反應(yīng)的未來的行為和表現(xiàn)；GPS系統(tǒng)可很快地預(yù)估并模擬參數(shù)變化對于工藝過程和玻璃質(zhì)量的影響，因此，耗資費(fèi)時(shí)的反復(fù)試驗(yàn)方法再也不需要了。
　　
　　而GPS玻璃工藝過程模仿器在全部操作范圍內(nèi)對窯爐進(jìn)行三維模仿。這一較新的玻璃工藝過程數(shù)學(xué)模型模仿器將原來的零維過程信息詳細(xì)到三維狀態(tài)：如玻璃溫度、氧化還原、廢氣中含氧量、爐壓等這樣的零維數(shù)據(jù)發(fā)展到三維溫度分布、三維氧化還原分布、熱點(diǎn)位置和溫度、氧化氮排放水平、能耗平衡和效率、三維液流、駐留時(shí)間分布、三維玻璃顏色、蓄熱室效率及顯示窯爐和料道性能特征等的詳細(xì)數(shù)據(jù)。