智能自动化包括智能控制和智能管理,是诸多相关学科相互结合与渗透的产物,具有广阔的应用前景。它是本世纪末下世纪初重大技术,是当前自动化学科技术发展的方向之一。
 
随着社会化大生产的进步,科学技术的发展,生产规模越来越大,各行各业对自动化技术的要求越来越高,智能控制应运而生,它具有高度仿人智能特性(知识性模型)。在描述和处理复杂控制与管理问题上,比传统的控制方法(解析性模型)更为先进和有效,能更好地适应常规控制、常规技术方法无法解决或效果不好的场合。
 
就玻璃行业而言,平板玻璃及玻璃深加工产品是建筑业、工业、国防、交通运输业广泛使用的一种基础材料和装饰材料。国内玻璃生产的现状以及国际玻璃事业的发展趋势要求平板玻璃企业加快现代化步伐,坚持高技术起点,依靠技术进步,大力发展高水平的优质平板玻璃,提高在国际市场上的竞争能力。因此,在浮法玻璃生产线应用智能自动化技术来生产优质玻璃,减少生产中的能源消耗,对于降低玻璃生产成本,提高企业的经济效益,节约我国的能源都具有十分重要的作用和极其长远的意义。
 
1 浮法玻璃生产线上的关键技术
 
1.1 玻璃配料系统技术
 
·配料料方优化
 
·水分和重量补正
 
·神经元专家系统质量预测
 
1.2 玻璃熔窑系统技术
 
·全保温技术:使用新型耐火材料,合理优化砖材匹配,改造熔窑结构
 
·窑温模糊自动控制
 
·采用神经元网络实现空气-燃料比例最优化
 
·采用相遇煤气法自动换向
 
1.3 锡槽系统技术
 
·玻璃成型保温技术的开发研究
 
·采用模糊控制进行温度监控
 
·采用专家系统进行锡槽设备诊断
 
·开发锡槽智能电加热系统
 
·开发一套完整的锡槽监控系统
 
1.4 退火窑系统技术
 
·退火窑保温技术的开发
 
·采用模糊控制对退火窑进行温度监控
 
·开发退火窑智能电加热系统
 
·采用人工智能方法进行退火窑设备诊断
 
·开发一套完整的退火窑监控系统
 
2 智能自动化技术在玻璃生产线上的应用
 
2.1 玻璃生产设备优化操作
 
利用人工智能的方法,对玻璃生产线上的设备优化操作。
 
2.2 玻璃质量预测
 
利用人工智能的方法,通过对玻璃原料和生产过程的分析,能够预测玻璃质量。
 
2.3 浮法玻璃生产线设备诊断
 
利用人工智能中的专家系统能够对现场各种因素的综合分析,对出故障的玻璃设备进行诊断,分析出故障的原因,并给出相应的解决办法。
 
2.4 玻璃配料自动计算及优化
 
根据玻璃原料各组分的化学成分、价格及玻璃配方,能自动地计算出各组分的定量给定值,并且在保证质量不受影响的前提下使整个所用原料总量价格最低,从而降低玻璃成本。
 
2.5 各工段控制系统并能联网集中监控
 
采用北京四季阳光智能自动化公司的飞天智能控制系统,针对玻璃浮法线各工段进行控制。各控制系统分别是:
 
2.5.1 配料智能自动化系统
 
(1) 自动精确称量各种原料
 
(2) 部分原料水分在线测量和自动调节湿基量
 
(3) 使用配料专家系统进行原料各分量重量设定
 
(4) 配料时序自动控制,设备起停、连锁和顺序控制
 
(5) 混合料加水自动控制
 
(6) 窑头料仓料位自动控制
 
(7) 全线安全联锁和事故报警
 
(8) 控制流程画面显示
 
(9) 打印报表和数据记录
 
(10) 防止配错料及配错后处理
 
(11) 数据通讯,包括和厂管理计算机、系统内部等通讯
 
2.5.2 玻璃熔窑智能自动化系统
 
人工智能技术应用于工业窑炉在国外已取得成功,在国内冶金工业窑炉已开始使用,节能效果显着,并且对改善玻璃液的质量进行至关重要的作用。玻璃窑炉智能自动化系统具体功能包括:
 
·熔窑火焰自动换向
 
·智能炉压调节
 
·液面控制
 
·智能炉温调节,采用模糊控制的方法
 
·空燃比寻优,采用神经元网络及专家系统
 
·画面调节
 
·事故报警
 
·打印报表
 
2.5.3 锡槽智能自动化系统
 
·数据采集
 
·自动控制,温度采用模糊控制方法
 
·数据显示
 
·数据记录,包括打印报表、历史数据以屏幕硬拷贝
 
·技术计算
 
·技术通讯,能全厂联网
 
2.5.4 退火窑智能自动化系统
 
·采用先进可靠低成本PLC作为控制设备
 
·管控一体化
 
·使用大容量工业PC代替传统的过程计算机
 
·使用人工智能技术进行控制
 
3 采用玻璃智能自动化可取得显着经济效益
 
(1) 投入使用后,由于提高玻璃质量,降低成本,每年可新增利润上千万元。
 
(2) 提高玻璃质量,通过配料中水分和重量补正,质量预测及三大热工设备的温度模糊控制等手段,使玻璃成品率提高、优质率提高。
 
(3) 降低产品成本。
 
① 通过玻璃配料优化,可节约购买原料费用。
 
② 通过节能降耗降低成本。
 
a 减少燃料消耗,具体途径有:
 
·水分补正使熔窑配料易熔化,减少燃料消耗
 
·空气-燃料比例寻优,减少燃料消耗5-10%
 
·相遇煤气换向法,减少燃料消耗5%
 
b 减少锡耗。
 
c 节约用电:在锡槽和通火窑采用智能电加热系统和模糊温度控制可节约用电15-30%,降低电费。
 
d 提高窑体寿命:由原来的4年提高到5-6年。途径:
 
·新型耐火材料且砖材匹配合理
 
·先进的控制手段
 
(4) 减少黑烟的生成,保护环境。基本上看不到黑烟冒出。
 
(5) 此技术推广、转让,可获技术转让费。
 
(6) 浮法玻璃生产线智能自动化技术的应用对其它行业的经济意义也很大。
 
① 玻璃配料自动计算及优化和玻璃配料自动化系统可以推广到冶金高炉配料、水泥配料、陶瓷配料、食品配料和饲料配料。
 
② 玻璃熔窑智能自动化系统可以推广到冶金加热炉、水泥回转窑、陶瓷窑的控制上。
 
③ 玻璃退火窑智能自动化系统对冶金退火窑的控制也有很大的借鉴作用。
 
(7) 进口整套浮法玻璃生产线从配料到退火窑的控制系统需要2000万元,自己研制一套约300万元,每套可节约1700万元。全国有60多条玻璃浮法线,每年都有4-5家企业进行冷修技改。研制成功以后至少能推广10套以上,可节约1.7亿元。若每年有3条浮法线使用此技术进行技改,每条浮法线为老企业新增利润1000万元,累计共新增利润3000万元。
 
4 在浮法玻璃生产线上应用智能自动化技术的意义
 
浮法玻璃生产线上应用智能自动化技术是浮法生产线冷修的需要,是老厂技术改造的需要,是整个玻璃行业的技术水平提高的需要,是满足市场的需要,同时也是积极响应国家的产业政策的具体表现。形成一套我国特有的浮法玻璃生产线的智能自动化技术和设备,并充分地应用于浮法玻璃生产线上,即提高了玻璃的质量,有效地节能降耗,延长熔窑使用寿命,又降低产品成本。不但能够使浮法生产线现有的设备、技术上一个台阶,减少国家进口玻璃的数量和国内生产线的设备和技术的引进,从而节约大量的外汇。而且能够使产品质量达到国内先进水平,自动化关键部分达到国际先进水平,某些技术填补国内空白。同时缩小同先进国家的差距,争取以优势价格和先进技术向第三世界国家输出设备和技术。