加工玻璃厂可持续发展的自动化技术应用研究.pdf
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1、建筑玻璃与工业玻璃2024,1 -27-加工玻璃厂可持续发展的自动化技术应用研究付台承(福州新福兴玻璃科技有限公司,福清350309)0引言随着现代工业技术的快速发展以及全球经济一体化的不断推进,各种生产工艺正在迅速向智能化、精密化和高效化方向发展。玻璃工业作为与人们日常生活和工业生产密切相关的产业,也面临着前所未有的技术革新机遇。传统的玻璃工厂依赖人工操作和简单的机械设备,这种依赖不仅限制了生产效率,而且也会影响产品质量和生产安全。为了解决这一问题,玻璃工厂机电设备自动化技术应运而生。该技术是现代机械工程、电子工程、控制理论和信息技术的结合,形成了一种集成化的生产模式。它不仅有助于提高生产效
2、率,还可以优化生产流程、降低能耗、减少浪费和提高产品质量。然而,这一领域的研究尚处于初步阶段。现有的文献和实践主要集中在自动化技术的基础理论和单一生产环节的优化上,而对于全流程机电自动化的系统分析和综合评估仍是研究的空白。此外,与人力、时间等多方面因素的效率对比分析也未得到充分关注。本研究旨在通过深入分析玻璃工厂机电设备自动化技术的基本概念、工厂实例、提升机理及与其他生产资源的对比,为工业界和学术界提供全面、系统的理论指导和实践参考。1机电设备自动化技术概述在当今高度竞争的玻璃生产领域中,为了确保产品质量和生产效率,越来越多的工厂正在投资于先进的自动化技术。如图1所示,这其中一个核心组件是可编
3、程逻辑控制器(PLC),它充当了整个系统的大脑,对于各种模块的IO模块控制提供了无缝的集成和管理。对于这些模块间的通信,标准如ModuleBus和IEC在其中扮演着至关重要的角色。例如,ModuleBus可能用于近距离、高速、低延迟的模块间通信,而IEC(国际电工委员会)提供了一系列在全球范围内公认的标准,确保了跨平台和跨供应商的设备之间可以无缝集成。此外,为了确保上位机系统或其他信息管理系统与现场设备的高效通信,OPC(OLE for Process Control)标准也起到了至关重要的作用。它定义了从PLC到监控系统或其他IT系统之间的数据交换方式,使得数据采集、监控和控制变得更加轻松。
4、而玻璃工厂的安全生产综合自动化系统平台是一个集成了多个子系统的大型平台,用于监控和控制整个生产过程。子系统接入改造是指对已有的子系统进行升级和整合,使其能够与新的安全生产综合自动化系统平台无缝对接。最后,IO模块是一个中间件,用于管理所有的输入/输出设备,从而确保数据的实时传输和处理。这对于玻璃生产中的实时决策和反馈控制至关重要。OPCPLCModuleBusIECIO 模块 子系统接入改造安全生产综合自动化 系统平台 IO Server图 1玻璃工厂的安全生产综合自动化系统平台Architectural&Functional Glass 1 2024-28-总体而言,玻璃工厂机电设备自动化技
5、术的应用呈现出一个多层次、高度集成的特点。从PLC到通信标准,再到综合自动化系统平台,每一层都在为玻璃生产提供更加精确、高效、可靠的支持。为了充分利用这些技术,玻璃工厂需要进行持续的研究和开发,确保在技术和实践之间找到最佳的平衡点。2玻璃工厂机电设备自动化技术应用实例2.1工厂概况某玻璃工厂是一个传统的中型加工玻璃厂,占地135000平方米,员工数量达到600人,年产量为135000吨玻璃产品。尽管该工厂在本地市场中具有一定的竞争力,但随着全球化和现代化的推进,其传统的生产方式已逐渐暴露出许多问题和挑战。第一,工厂的产品报废率相对较高,达到6%,这在很大程度上与缺乏精确控制的生产设备和方法有关
6、。人均生产效率也相对较低,每月约2.5吨/人,远低于行业内先进工厂的水平。第二,该工厂的能源消耗相对较高,主要是由于缺乏先进的能源管理和优化系统,导致能源利用效率只有65%。第三,由于缺乏自动化技术,工人需要直接与高温、高压的环境互动,从而增加了安全风险。过去三年内,工厂共发生了12起工伤事故。第四,该工厂的生产过程缺乏灵活性和适应性。市场需求的快速变化使得工厂需要频繁地调整生产安排,但由于缺乏自动化技术支持,这些调整通常耗时耗力,导致响应市场的速度相对较慢。因此,为了提高生产效率、降低能源消耗、增强工人安全以及增强市场响应能力,该工厂迫切需要引入先进的机电设备自动化技术。该厂预计的投资总额为
7、2亿元,其中硬件投资占80%,软件和系统集成占18%,培训和维护占2%。根据初步分析,这样的投资可能在4年内实现回收,同时能带来至少30%的生产效率提升和15%的能源效率提升。2.2机电设备自动化技术方案的设计(1)设备选择与配置该方案涉及到工厂生产线的全面自动化改造,包括原料处理、加热、成型、切割、磨光等关键环节。具体的设备选择与配置如表1所示。表 1设备选择与配置阶段设备类型数量投资(万元)预期效率提升原料处理自动上料机450020%加热自动化炉控制系统2150015%成型CNC成型机6200030%切割激光切割机2050025%磨光自动磨光机1050020%钢化钢化炉31000-镀膜镀膜
8、线110000-总计191600030%平均(2)软件与集成方案软件与集成方案的设计主要涵盖了生产过程控制、能源管理、质量监测、设备维护等方面,总投资为3600万元。具体包括:生产过程控制系统实时监控与控制各个生产阶段,增加生产灵活性,响应市场需求变化。能源管理系统精确监测能源消耗,通过智能算法优化能源使用,预计可实现15%的能源效率提升。质量监测系统自动监测产品质量,降低产品报废率至3%,有效节约材料。设备维护系统预测性维护,减少设备停机时间,提高生产连续性。(3)培训与维护为确保自动化方案的顺利实施,还需要对员工进行培训,并设立专门的维护团队。预计的投资为400万元。通过上述具体的设计方案
9、,可以看到该机电设备自动化技术方案不仅是一种技术上的创新,更是一种系统性、全面性的改进。它涉及到生产的各个关键环节,旨在通过先进的设备、软件和人员培训,实现生产效率、能源效率和产品质量的全面提升。3生产效率提升机理与技术分析3.1机电自动化技术对生产环节的改进效果自动化技术在玻璃工厂的应用已经成为现代工业生产的关键驱动因素之一,其在提升生产效率方面的作用尤为突出。以实际数据来分析机电自动化对单一生产环节的改进效果。建筑玻璃与工业玻璃2024,1 -29-(1)原料处理阶段采用自动上料机,减少了人工上料时间,提升了20%的效率。从原本需要5分钟的人工上料,减少到4分钟的自动上料,每小时可以处理1
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