1前言

溫家寶總理在十屆全國人大三次會議的政府工作報告中，提出了大力發(fā)展具有一定競爭力的信息制造業(yè)的戰(zhàn)略方針。從現階段來看，加快企業(yè)信息化建設，用信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，是提升企業(yè)競爭力目標的關鍵所在，也是企業(yè)面臨的緊迫問題。

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的新型無機非金屬材料，是現代材料家族中的重要一員。具有不燃、耐高溫、電絕緣、拉伸強度高、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)良性能，已被越來越廣泛地應用于交通、運輸、建筑、環(huán)保、石油、化工、電子、電器、機械、航空、航天、國防軍工等產業(yè)部門，在國民經濟中發(fā)揮著不可替代的作用。

我國無堿玻璃纖維生產方式從小型的坩堝窯，發(fā)展到現在的萬噸級單元池窯甚至于更高噸位的4萬噸生產線，其中制約其發(fā)展的重要因素之一就是自動化控制技術的應用。開發(fā)先進的計算機控制系統(tǒng)不僅使生產過程各環(huán)節(jié)建立了有機聯(lián)系，而且避免了人工勞動中工作量大、數據多、難控制、易出差錯等現象，有效地控制了玻璃纖維復雜的生產工藝，使各項生產效率和產品質量取得較大提高。

2項目概況

泰山玻纖擁有國內首條萬噸級池窯拉絲生產線，該生產線工控系統(tǒng)從美國貝利公司引進，技術先進，性能可靠，使用8年來應用效果十分顯著；相比之下，國內工控系統(tǒng)卻相對落后，大量的實時信息仍靠人工采集，信息系統(tǒng)時效差、不穩(wěn)定、準確性低，造成工藝參數難控制，產品質量不穩(wěn)定、合格率低、能耗物耗高等缺陷。為了進一步提高生產效率，開發(fā)大噸位玻璃纖維池窯拉絲生產線，急需進一步提高計算機控制系統(tǒng)性能，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。為此，我們在原基礎上重點對配料工控系統(tǒng)、熔制工控系統(tǒng)、拉絲工控系統(tǒng)進行了開發(fā)，率先在我國玻纖工業(yè)上采用自行研制開發(fā)的較先進的控制軟件和國產化ＤＣＳ相結合的池窯拉絲控制系統(tǒng)，在控制精度、控制效果、ＰＬＣ的通訊能力等各方面均有所突破，滿足了大噸位、高質量無堿玻璃纖維紗生產工藝的要求。我們經過充分考察論證，技術性能比較，認為自行研制開發(fā)的玻璃纖維計算機工控系統(tǒng)更適合了企業(yè)自身生產實際；系統(tǒng)自2004年運行以來，各項性能技術指標均達到了設計要求，運轉狀況良好，為公司的穩(wěn)產、高產奠定了基礎，取得了顯著的經濟效益。

3幾個關鍵技術的開發(fā)與設計

大型4萬噸無堿玻纖池窯拉絲生產線計算機控制系統(tǒng)涉及從配料到拉絲控制的全過程。整個系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)：

3.1配料工控系統(tǒng):在參考N-T公司的軟硬件基礎上，結合公司萬噸級池窯計算機控制系統(tǒng)應用成果，全面采用PLC加上位機的順序過程控制系統(tǒng)，保留下列功能：配方輸入、修改、貯存，自動稱量管理、稱量顯示、故障報警、表格打印等。為了加強配合料與熔制工藝過程的管理一致性，將配合料控制室與熔制室合二為一，采用同一型號的上位機，并經網絡與DCS通訊，從而改善配合料與熔制的管理。

配料工控系統(tǒng):中心PLC控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控操作系統(tǒng)電子稱量系統(tǒng)動作執(zhí)行機構。配料系統(tǒng)運行的關鍵是采用氣力控制、氣力輸送，完全實現了全自動控制，正常情況下無需人工干預，具有原料稱量準確、效率高、低污染的特點。

3.2熔制工控系統(tǒng)：從投料、池窯熔化到漏板溫度的整個熱工過程采用DCS系統(tǒng)，選用國產MACSV1.5E控制系統(tǒng)。其中漏板自動升溫控制系統(tǒng)是自主開發(fā)首次在我國玻纖行業(yè)大規(guī)模使用。單元窯自動控制系統(tǒng)由下列環(huán)節(jié)組成：

3.2.1DCS具有與配合料PLC通訊功能：DCS能夠實施觀察配料情況、配料記錄、設備運轉情況，在特殊情況下可介入配合料的控制；但同時配合料控制系統(tǒng)不能取得或干涉熔制工控系統(tǒng)的操作數據。

3.2.2窯溫、窯壓控制：包括窯溫重油串級控制，油氣比例雙交叉限幅控制。即：窯溫、燃油、助燃風、霧化風四個控制回路全部自動調節(jié)，并且能夠任意設定油/風比、油/氣比達到最佳燃燒效果。采用超前反饋對窯爐燃燒氣氛進行控制，實現了窯溫、窯壓和液面的最優(yōu)化控制。

3.2.3玻璃液面控制：采用美國TN公司的核子液面儀,其特點是精度高，技術成熟，維護量極小，技術水平已經達到國際先進。液面檢測儀與左右投料機構成串級控制，并結合玻璃液面調節(jié)滯后時間長的特點，采用了采樣PID算法進行控制。

3.2.4CCTV：火焰燃燒采用鎮(zhèn)江設計院的內窺式工業(yè)電視，用于監(jiān)視爐內火焰燃燒與玻璃溶質狀態(tài)。CCTV能在冷卻水、冷卻氣封和壓縮空氣氣壓低的情況下進行自動退出、異常報警，以保證設備安全。

3.2.5H型通路溫度控制：原3#窯H型通路全部采用獨立控制小系統(tǒng)，4#窯則采用了大系統(tǒng)工藝布局，但電動機構都受通路溫度、燃氣壓力的約束，并需采用二級自動保護裝置。新開發(fā)控制系統(tǒng)采用空間溫度與燃氣串級控制系統(tǒng)，保證通路玻璃液溫度長期穩(wěn)定不變；其精確度為±1℃左右。

3.2.6燃油、燃氣與霧化系統(tǒng)：采用了Honeywell（霍尼威爾）執(zhí)行機構以及橫河川儀智能變送器三級聯(lián)動，具有測量、報警、穩(wěn)壓與流量控制等功能。

3.2.7DCS八臺操作站與一臺工程師站和四個現場控制柜組成局域控制網?？煞稚⒖刂?、分散危險；集中操作、集中觀察；同時操作站互為備用，任何一臺即可控制全局。

3.2.8余熱利用與廢氣處理：自行設計了余熱利用系統(tǒng)，并采用了北京恩菲科技的廢氣處理系統(tǒng)，系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)實行對接。

3.2.9電助熔：采用了英國F.I.C.公司的電助熔系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)節(jié)能效果明顯，并使單元窯生產能力提高30%左右。

本DCS系統(tǒng)具有對上述各回路的信息反饋控制、數據采集、流程顯示、報警、打印表格等功能，并具有與上位機或網絡通訊功能，可以為今后構成第三層管理網絡留有開發(fā)空間和余地。該系統(tǒng)體現了高效、可靠、先進、快捷等特點，并能有效控制復雜的生產過程，具有抗干擾性好、功能擴充性強，工藝參數控制測量精確以及系統(tǒng)實時處理速度及時、便于操作，可與各種不同設備、相對獨立過程的建立關聯(lián)和動態(tài)調整等優(yōu)越性能。

3.3拉絲工控系統(tǒng)：每臺漏板均由DCS直接完成溫度控制。把漏板系統(tǒng)的二臺操作員站與漏板控制盤單獨放在漏板控制室以便管理；加強漏板控制系統(tǒng)的抗干擾能力；拉絲機變頻控制系統(tǒng)控制精度不變，簡化軟硬件以節(jié)約投資。

本系統(tǒng)把窯爐熔制好的玻璃液從漏板流出后經拉絲機卷繞而成原絲的控制過程，同時也包括對原絲的后序烘干加工處理。在拉絲卷繞中包括對涂油器及拉絲機的控制，且涂油器及拉絲機聯(lián)鎖控制；系統(tǒng)具有微機自動與現場手動兩種選擇，但不論那種選擇，均有故障報警及提示。本系統(tǒng)不但有實時監(jiān)控功能，還具有數據采集、記錄、歷史等功能。確保在窯齡范圍內能夠正常拉絲不出現大的設備事故。原料在經窯爐熔化成玻璃液經漏板流出后，在冷卻片和冷卻風的強制冷卻作用下，經涂油輥附著浸潤劑形成原絲，在此基礎下，拉絲機把原絲卷繞成絲餅，根據烘干工藝及原絲品種分別送入間歇爐、隧道爐、微波爐進行烘干。其關鍵控制在于拉絲成型、浸潤劑附著以及烘干工藝的調整，它是以PLC為中心的控制系統(tǒng)。

4使用前后對比分析

在試用調試過程中，我們重點對配料工控系統(tǒng)、熔制工控系統(tǒng)、拉絲工控系統(tǒng)進行了充分考察論證，經過技術性能比較，認為自行研制開發(fā)的計算機工控系統(tǒng)適合了企業(yè)生產實際。

4.1技術性能分析：（1）在工業(yè)環(huán)境中，關鍵指標全部達到控制要求，其中窯壓控制在±2Pa以內；（2）系統(tǒng)精度大大提高，控制精度：±0.5%以內，檢測精度：±0.05%以內，其中漏板溫度控制由原來的±1.5℃降低到現在±0.5℃范圍以內；（3）抗干擾性能大大增強；（4）數據采集準確，信息傳遞速度快，且準確可靠；調節(jié)速度快捷、方便；可編程、接口，便于事故的分析與處理；（5）系統(tǒng)開放性好，完全兼容TCP/IP，易于擴展；（6）控制點數規(guī)模達到2000多點，具有功能更強、可靠性更高、維護工作量少、操作簡單等優(yōu)點。

MACSV1.5E體性能優(yōu)于INFO90，并且節(jié)約了大量資金。MACSV1.5E在抗干擾性和控制精度上也明顯優(yōu)于INFO90，比如漏板控制部分，INFO90系統(tǒng)對漏板溫度控制能力只能達到±1.5°C，而MACSV1.5E對漏板溫度控制能力精確控制在±0.5°C以內。這為拉絲工藝的穩(wěn)定性提供了可靠的保障。MACSV1.5E系統(tǒng)為全中文操作界面，操作更容易，組態(tài)更方便，算法更具體，編程更簡單，現場大量采用了智能變送器，體積更小，安裝更簡單，計算更精確，可在控制室內對現場所有變送器進行組態(tài)，修改參數，減少了維修人員大量的體力勞動。

4.2經濟效益分析

大型4期無堿玻纖池窯拉絲生產線計算機控制系統(tǒng)自2004年7月投入運行以來，系統(tǒng)運行良好，性能穩(wěn)定，經濟效益顯著。

4.2.1生產效率顯著提高。該系統(tǒng)具有自動化程度高、功能強、可靠性強、維護工作量極少、操作簡單等優(yōu)點。系統(tǒng)自2004年7月1日至12月31日，累計生產無堿玻璃纖維及其制品20800噸，新增銷售收入19180萬元，新增利稅5650萬元，極大地提高了生產效率。如配合料工段，配一付料（619Kg）耗時原來的12分鐘降低到9分鐘，即每配一付料工作效率提高25%。

4.2.2生產成本大大降低。在生產過程中，該系統(tǒng)做到了控制準確、有效，降低了事故停產率和事故檢修率，維護費用大大減少，提高了加工生產能力，減少了能耗，綜合生產成本下降200元／噸以上。

4.2.3勞動力資源得到充分優(yōu)化。與原工控系統(tǒng)相比，勞動力成本大為降低，配合料工段比2線節(jié)省勞動力50%；熔制工段單元窯勞動力由原來每班3人降為2人，降幅達30%；拉絲工段單班人數由原來22人降為16人，降幅為14%。

5結論

綜上分析，隨著信息技術的普及應用，越來越多的企業(yè)已經把信息化作為一種提高生產和工作效率的直接手段。一個優(yōu)秀的信息化解決方案既要立足于技術和經濟上的可行性，更要立足于企業(yè)信息化應用績效。也就是說，企業(yè)通過實施信息化項目，可以促使企業(yè)管理水平、生產力水平和競爭力水平有一些明顯的改進和提高。