一、 引言

　　洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司（簡稱北玻）洛陽北方玻璃技術(shù)股份有限公司（簡稱北玻）成立于1995年，是集玻璃深加工設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、銷售和高端深加工玻璃產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品為玻璃鋼化設(shè)備及其附屬設(shè)備、低輻射鍍膜玻璃設(shè)備及其附屬設(shè)備、安全玻璃、節(jié)能玻璃。公司專注于玻璃深加工技術(shù)裝備研發(fā)，具有完整產(chǎn)業(yè)鏈和持續(xù)自主創(chuàng)新能力，位居玻璃深加工裝備行業(yè)的龍頭。鋼化爐年產(chǎn)量300多臺(tái)，所生產(chǎn)的玻璃深加工設(shè)備出口到世界多個(gè)國家和地區(qū)，包括歐美市場。

圖1 辦公大樓 圖2 鋼化設(shè)備

二、系統(tǒng)介紹

1．簡要工藝介紹

水平輥道式玻璃鋼化爐（圖2），是既是北玻的發(fā)家產(chǎn)品，也是其主要產(chǎn)品之一。簡單框圖如下：

玻璃在加熱段加熱到指定溫度后，采用冷卻介質(zhì)快速冷卻的過程。普通的平板玻璃經(jīng)上片輥道輸送進(jìn)加熱爐，在加熱爐中由加熱輥道帶動(dòng)其往復(fù)擺動(dòng)，均勻加熱至工藝溫度后送入風(fēng)柵輥道用強(qiáng)風(fēng)淬冷，再經(jīng)定時(shí)冷卻后，送至卸片輥道，即完成一個(gè)周期的生產(chǎn)過程。

2、系統(tǒng)硬件架構(gòu)

　　鋼化爐的控制系統(tǒng)主要分兩大部分：溫度控制、玻璃輸送控制，溫度控制目前我們采用的方式主要有板卡和模塊，在次不再贅述。主要介紹一下玻璃的輸送控制，輸送控制系統(tǒng)主要由PLC和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。

　　從上述的簡要框圖來看，玻璃的輸送控制并不復(fù)雜，但是本系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性要求極高，另外鋼化爐屬非標(biāo)設(shè)備，種類繁多，由于我們的產(chǎn)量又很大，就又要求程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度高。OMRON一直是我們的合作伙伴，最早我們使用的是OMRON的C200HG PLC，為了進(jìn)一步提高程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度，又升級(jí)為OMRON CJ1系列PLC,其中某一個(gè)型號(hào)的鋼化爐硬件配置如下：

1）、PLC配置：電源：CJ1W-PA205R 1個(gè)，CPU;CJ1G-CPU43H 3.0版1個(gè)，高速計(jì)數(shù)：CJ1W-CT021 1個(gè)，模擬量單元：CJ1W-DA08C，輸出：CJ1W-OC211 2個(gè)，輸入：CJ1W-ID211 2個(gè)。

2）、編碼器2個(gè)，傳感器數(shù)個(gè)，變頻器6臺(tái)。

三． 控制系統(tǒng)的功能

1、工藝動(dòng)作過程

　　玻璃鋼化爐主要是由上片段、加熱段、成型段（包括風(fēng)冷部分）、取片段四大部分組成，各段都配置變頻器由PLC自動(dòng)控制，進(jìn)行無極變速，以便各段速度完全同步。系統(tǒng)采用PLC為中心控制器完成對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間順序邏輯控制、以及狀態(tài)報(bào)警顯示等任務(wù)。在加熱輥道和風(fēng)冷輥道上各裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，以檢測玻璃在加熱輥道和風(fēng)冷輥道運(yùn)動(dòng)位置，確保玻璃在整條生產(chǎn)線上的運(yùn)動(dòng)定位準(zhǔn)確，系統(tǒng)的操作控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和動(dòng)作過程監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由工控機(jī)來實(shí)現(xiàn)。見圖3和圖4

圖3 PLC控制柜 圖4 變頻器控制柜

　　玻璃經(jīng)由上片臺(tái)輸送到上片光眼處進(jìn)行等待，當(dāng)進(jìn)爐條件滿足時(shí)，上片和爐體傳動(dòng)同步運(yùn)行將玻璃輸送到爐膛內(nèi)。玻璃在加熱段進(jìn)行均勻加熱，啟動(dòng)加熱計(jì)時(shí)器，進(jìn)行加熱計(jì)時(shí)。由于爐膛長度有限，且玻璃不能停頓，因此在加熱計(jì)時(shí)未到之前，玻璃在爐膛內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，直至出爐。加熱計(jì)時(shí)到，打開后爐門，準(zhǔn)備出爐。出爐時(shí)，加熱段和成型段進(jìn)行同步傳動(dòng)，將玻璃輸送到成型段。在玻璃輸送進(jìn)成型段的過程中，根據(jù)成型工藝不同，啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)并進(jìn)行冷卻計(jì)時(shí)，玻璃在成型段內(nèi)和在爐體內(nèi)一樣，也要進(jìn)行往復(fù)擺動(dòng)，直至冷卻結(jié)束。冷卻結(jié)束后，由成型段和取片段共同將玻璃輸送到取片段，然后由工人取走。即完成一個(gè)生產(chǎn)周期。

2、工藝特點(diǎn)

　　從工藝過程來看輸送控制很簡單，但是有幾點(diǎn)要求還是很高的：1）.當(dāng)將玻璃從上一段輸送到下一段時(shí)，兩段的速度同步性要求很高，否則會(huì)劃傷玻璃的接觸面的，因此輸送的速度控制要精準(zhǔn)；2）、當(dāng)玻璃進(jìn)入加熱段，加熱段的運(yùn)動(dòng)一定要可靠，不能有任何差錯(cuò)，否則玻璃會(huì)軟化后粘在輥道，從而損壞輥道，加熱段輥道使用的是陶瓷輥道，價(jià)格比較昂貴，所以加熱段的運(yùn)行一定要穩(wěn)定可靠；3）.成型段既有平板，也有曲面的，當(dāng)非平板玻璃時(shí)，要求定位精度要高，重復(fù)精度也要高，否則生產(chǎn)的產(chǎn)品就不能滿足要求。

3、編程

　　CJ1 PLC具有任務(wù)編程和功能塊編程，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)可以將設(shè)備分成多個(gè)任務(wù)，如上片、加熱、成型、風(fēng)冷和取片等。這些任務(wù)可以一個(gè)人完成，也可以多個(gè)人完成，最后按照條件調(diào)用各個(gè)任務(wù)。這是根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行任務(wù)劃分，同時(shí)根據(jù)各個(gè)功能進(jìn)行功能塊編程：輸送功能、往復(fù)功能、計(jì)時(shí)功能、計(jì)數(shù)功能、傳動(dòng)報(bào)警等，功能相同或類似的可以編寫一個(gè)功能塊，在不同的任務(wù)中需要執(zhí)行相同或類似功能時(shí)只需調(diào)用編好的功能塊即可，避免了重復(fù)編程。見圖5

圖5 程序的工程區(qū)和編程區(qū)

　　可以人為地指定IO地址，不局限于硬件槽位，而且還可以為預(yù)留的空置槽位設(shè)置一個(gè)虛擬地址，以后增加模塊時(shí)，將需要增加的模塊再添加上即可。這樣在考慮程序框架時(shí)無需考慮硬件的變化，編程時(shí)提前確定好IO地址，當(dāng)硬件確定好后，只改變IO表即可，沒有的模塊設(shè)置為虛擬地址，無需改動(dòng)程序。這對(duì)非標(biāo)設(shè)備，不僅大大節(jié)省了程序開發(fā)時(shí)間，也不會(huì)因硬件的變化修改程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)程序的標(biāo)準(zhǔn)化；而且由于在空置的位置不需要增加什么占位模塊，更不需要放置備用模塊，從而大大降低硬件成本。見圖6

四﹑項(xiàng)目運(yùn)行

　　項(xiàng)目由C200HG升級(jí)為CJ1系統(tǒng)已經(jīng)六年多了，使用CJ1系統(tǒng)的設(shè)備有一千多臺(tái)，還有多臺(tái)設(shè)備出口國外，運(yùn)行非常穩(wěn)定，使用和維護(hù)十分方便，得到國內(nèi)外客戶的一致好評(píng)。

五﹑應(yīng)用體會(huì)

1．CJ1體積小巧，節(jié)省空間；指令高速且靈活；

2．任務(wù)化編程、虛擬地址編程和功能塊編程，既簡化了編程過程，也避免了相同功能重復(fù)編程，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間，同時(shí)還提高了程序的標(biāo)準(zhǔn)化程度；

3．使用CJ1系統(tǒng)后大大地提高了設(shè)備定位準(zhǔn)確行，運(yùn)行穩(wěn)定性，可靠性，從而提高生產(chǎn)效率。