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LEONARDO工業(yè)軟件系統(tǒng)在玻璃生產(chǎn)過程控制中的應用

來源:國際工業(yè)自動化網(wǎng) 2009/7/30 0:00:00

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  在傳統(tǒng)的玻璃生產(chǎn)工藝過程中,玻璃的生產(chǎn)過程通常被稱為“黑匣子”,對于生產(chǎn)過程中所遇到和將要遇到的各種情況,完全借助于相關的實際經(jīng)驗來判斷和解決。盡多年來人們非常希望能了解玻璃窯爐的內部情況和玻璃熔化的過程以及其他相關內容,但是卻無法實現(xiàn)。然而現(xiàn)在有了這個玻璃工藝過程模仿器,我們使這個曾經(jīng)的“黑匣子”變成透明了。玻璃窯爐內部的窯爐情況、玻璃熔化過程以及其他所有相關的內容,我們都可以通過這個以一個主模型為主的模仿器進行模擬而得出,從而對玻璃生產(chǎn)過程做出一體的判斷和理解,并以事實為依據(jù),以知識為保證對生產(chǎn)中的問題做出正確決定。從而實現(xiàn)了對玻璃工藝的改善,保證了產(chǎn)品質量。
  
  模型預估控制系統(tǒng):RMPC在過去的幾年里,控制系統(tǒng)已經(jīng)應用于窯爐或料道的一點或者多點溫度的自動控制。如果想在長時間滯后情況下,以及多變量相關的情況下正確地控制生產(chǎn)過程的動態(tài),那么就需要借助于RMPC(基于嚴格模型的預估控制)控制系統(tǒng)。這一高性能的控制系統(tǒng)在其性質上是特別的,它使用GTM-X為多變量控制器INCA提供所需的預估過程信息。
  
  常規(guī)的模型預估控制器采用現(xiàn)場測試而建立的模型,即在生產(chǎn)線上用階躍測試的方法獲得數(shù)據(jù)而建立數(shù)學模型,從而對生產(chǎn)產(chǎn)生非常大的擾動,使生產(chǎn)受損;而高性能的基于嚴格模型的預估控制系統(tǒng)采用的是快速模仿模型,因而避免了為建模而影響生產(chǎn)。因此在建模的速度上和設計的范圍上都大大優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
  
  RMPC處在監(jiān)控層并置于任何型號的PID/DCS/PLC/SCADA系統(tǒng)之上;它取代了操作員的工作,由RMPC控制器來動態(tài)地改變底層的PID控制回路設定值并能實實在在地實現(xiàn)較高的控制性能。
  
  在過去一段時間里,RMPC控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地在窯爐或者料道上測試過。以容器玻璃生產(chǎn)為例,熔化池控制器的主要任務是穩(wěn)定流液洞的平均溫度以及溫度分布,也就是穩(wěn)定而均勻地提供熔化池出口的玻璃溫度以此來提高玻璃的質量。而玻璃的質量很大程度上取決于玻璃液的粘度,也就是取決于玻璃熔化的溫度及溫度分布。
  
  要控制溫度的穩(wěn)定性,溫度將由9個均勻分布在料道的熱電偶進行測量,料道的溫度擾動主要來自于玻璃液溫度從工作池進入料道的大幅度變化。在人工控制模式下,9點溫差超過+/-2.5度,有些時候更高。當RMPC控制器投入運行,料道的溫度很顯然就變得穩(wěn)定了(+/-0.5度),而熱電偶測出的溫度的較小變化只有0.2度,由此可更清楚地看出RMPC控制器的作用。除了提高溫度穩(wěn)定性以外,由于產(chǎn)品規(guī)格的改變而改變,設定值也可以在很短的時間內實現(xiàn),甚至可以實現(xiàn)自動由一個操作工作點到另一個操作工作點的過渡(例如:95噸/每天~135噸/每天,或者不同的玻璃料滴溫度)。
  
  基本上,RMPC是目前玻璃窯爐和料道可用的較先進的過程控制技術,RMPC技術可在以下方面達到杰出的水平:窯爐過程的穩(wěn)定性、工藝過程的靈活性、生產(chǎn)可控性、能源效率、提高產(chǎn)出、延長爐齡。
  
  這套較新玻璃工藝過程LEONARDO工業(yè)軟件套裝由荷蘭TNO玻璃集團開發(fā)。其GPS軟件系統(tǒng)同窯爐的DCS系統(tǒng)聯(lián)合使用,作為軟傳感器以提供給操作員和玻璃工藝員額外的三維信息,更加內在地了解玻璃的熔化過程、玻璃質量、能耗、氧化還原狀況,并規(guī)范窯爐操作,使生產(chǎn)更加穩(wěn)定,窯爐操作更加簡便。
  
  過渡過程(在產(chǎn)品/出料量變化期間)的信息用于多變量INCA控制器,該方法可使改變產(chǎn)品規(guī)格的過程更加順暢,更加靈活,更加有效。在實際生產(chǎn)中,改變產(chǎn)品規(guī)格是以較優(yōu)化的方式完成得更加快捷。
  
  系統(tǒng)中采用的RMPC系統(tǒng),完全不需要在實際生產(chǎn)線上干擾和打亂生產(chǎn)進行建模測試。根據(jù)工藝和設備設計數(shù)據(jù)和在運行的生產(chǎn)線上的歷史工藝數(shù)據(jù),過程模型就可以在辦公桌上生成并驗證。
  
  過程模型在整個操作范圍內都已驗證有效,RMPC控制器在任何可能的操作點上都具有較佳的控制性能。
  
  GTM-X數(shù)學模型適用于窯爐和料道,因此在同一公司內的相似窯爐或料道上應用將會非常有效,并且節(jié)約成本。同樣,系統(tǒng)的測試、設計和驗證可通過遠程操作來實現(xiàn),以使在現(xiàn)場工期縮短。
  
  GTM-X模仿軟件承載了詳細的工藝過程的行為特征,這些寶貴的工藝過程信息被安全地保存在模型中并在現(xiàn)在和將來都較久地保留在企業(yè)內部。該工藝過程具體的有經(jīng)驗技術將不再涉及到有經(jīng)驗的工程師和操作員,一旦他們離開公司也將不會產(chǎn)生任何影響。

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