本发明涉及玻璃行业生产机械领域，具体的是一种垂直搅拌和闸板控制系统。
背景技术：
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搅拌器是改变玻璃液的热均匀性及玻璃液的化学均匀性的设备。最早期的是水平搅拌器，使用便携性不高、暂用玻璃厂房空间大，近几年垂直搅拌器逐渐取代水平搅拌器，常用的设计是用一个电机带多个搅拌轴，或者多个电机带多个搅拌轴的设计，相比较水平搅拌器有了很大的进步，但是还不够理想，尤其是几年来传统玻璃行业已经饱和，高精尖玻璃市场却一直被国外玻璃公司（如德国、日本等）垄断，我们企业为了中国玻璃的敢追到领跑，有着义不容辞的责任。
流道闸板装置位于锡槽前端，是玻璃液从熔窑出来后的第一个设备，通过调节闸板的高度来调节玻璃液浸入锡槽的流速，进入配合后端的设备对玻璃的厚度和宽度进行控制和调节。近几年这个装置基本停留在前五年的水平，控制系统的创新进步迫在眉睫。
热端的垂直搅拌器和流道闸板控制都是单独的设备，两者之间没有根本的联系，这样做的缺点有：
1、两套独立的控制设备从制造成本上远大于一套有联系的整个系统；
2、生产使用时需要两个不同的人员看管两个设备，增加了人力成本；
3、同样作为热端玻璃液控制的重要设备，分开控制不便于提高最终玻璃液流入锡槽的质量，这点在高端玻璃线上显得尤为重要。
技术实现要素：
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本发明的目的是是为了解决现有技术的不足，提供了一种垂直搅拌和闸板控制系统。
本发明采用的技术方案为：
垂直搅拌和闸板控制系统，包括上位机、交换机、PLC、安装的人机界面、模块化变频器和编码器等，其特征在于：
所述上位机通过通信线路串联两个交换机，其中一个交换机上并联若干模块化变频器、另一个交换机上并模块化变频器、PLC、人机界面和若干编码器，若干编码器在交换机上依次串联；
其中上位机采用PROFINET-开放式以太网标准，选用西门子SCALANCE XB008工业以太网交换机或者普通交换机，将带PROFINET接口的编码器、人机界面、上位机和PLC通过交换机连接，每个设备设置独立的网络地址；
PLC对本系统的整个网络进行硬件组态，定义变频器、人机界面在网络中的地址，读写各个站点信息和实时监控，选用CPU 1511-1PN作为系统的大脑，选用相适应的数字量输入和输出模块作为和外部设备交流的通道，选用热电阻模块监控现场冷却水的温度，选用模拟量输入模块监控现场水流量的大小，处理后同时在上位机上显示闸板的实时开度；
模块化变频器自带PROFINET接口，通过交换机和PLC通讯控制垂直搅拌站变频器的启停和速度，同时根据各电机后面编码器传给PLC的信号，经PLC处理后对SINAMICS G120变频器进行闭环控制，变频器利用数字量固定频率输出功能，设置高速和低速两种固定速度以控制流道闸板装置；
人机界面采用SIMATIC KTP600 Basic color面板，设置同一网段内不同地址通过PROFINET进行通讯，与PLC实时通讯。
所述的垂直搅拌和闸板控制系统，其特征在于：
所述编码器连接显示器并显示实时的闸板开度，同时变换传输一路4~20ma的信号给PLC，经过PLC处理后，在中控室同时实时显示闸板开度，垂直搅拌站电机后面采用PROFINET口的绝对值编码器，与PLC通讯，反馈电机的实时转速。
主要创新点有：
1、利用垂直搅拌方式代替老式水平搅拌方式。搅拌器螺旋浆叶对玻璃液生产流的机械搅拌来消除或降低窑内自然均化不能克服的缺陷，保证进入成形区玻璃液的温度均匀性和化学均匀性，从而生产出光学性能和表面质量优良的浮法玻璃。这不仅仅是现代熔窑操作的需要，也是优质高产的需要。但由于种种原因，原先水平搅拌器在使用中没能发挥其优越性，普遍存在着运行周期短、设备维护费用高及严重影响生产等问题。垂直搅拌器的出现拟补了水平搅拌的缺陷。
2、垂直搅拌器减速机尾部使用工业以太网口的绝对值编码器串联后接入交换机和PLC通讯，在经济的基础上实现相邻搅拌站之间角速度基本一致。闸板装置使用空心轴编码器直接在显示器上显示闸板开度。
3、流液道闸板装置首次使用PLC控制，安全可靠性进一步加强。从而玻璃液的均匀性更好，设备的稳定安全性能更高。
4、以往垂直搅拌器电控和流液道闸板电控都是独立的控制，此套设备共用同一套PLC控制，在中控室实现集中控制，方便操作的同时，节约了制造成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明实现工业要求与实际生产相结合，把闸板装置和垂直搅拌器统一设计、统一监控；实现相邻搅拌站之间角速度同步设计；采用组态监控系统的触摸屏监控方案，实现对系统的实时监测。
附图说明：
图1为本发明的连接结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步详细说明：
垂直搅拌和闸板控制系统，包括上位机、交换机、PLC、安装的人机界面、模块化变频器和编码器等，上位机通过通信线路串联两个交换机，其中一个交换机上并联若干模块化变频器、另一个交换机上并模块化变频器、PLC、人机界面和若干编码器，若干编码器在交换机上依次串联。
1、基于PROFINET-开放式以太网标准：PROFINET 是一种应用于自动化领域的以太网标准，支持不同制造商现场设备之间数据的高速安全通信。PROFINET 是一种可满足高实时性需求的标准以太网。由于 PROFINET 基于交换式以太网技术，那么即使现场设备采用线型结构连接，两个现场设备之间也是采用点到点连接方式进行通信。而且，PROFINET 基于成熟可靠的标准以太网技术，因而可根据需要构建不同的拓扑结构。即，除了总线型和环型拓扑结构之外，还支持星型、树型以及各种混合形式的拓扑结构。由于点到点的数据直接通信无需经由各个子网，因此网络带宽可根据各拓扑分支进行划分。垂直搅拌和流道闸板控制系统的具体实施：选用西门子SCALANCE XB008工业以太网交换机，将带PROFINET接口的编码器、人机界面触摸屏、上位机系统和PLC通过此交换机连接，每个设备设置独立的网络地址即可。考虑到本系统中的数据不多，更谈不上PN通信数据受阻等的情况，也可以选用质量好的普通交换机来替代专用交换机。
2、可编程逻辑控制器（PLC）：垂直搅拌站和闸板系统选用的西门子s7-1500 PLC，在网络中作为整个系统的主站也是调速系统的核心，系统主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。在PLC中，对本系统的整个网络进行硬件组态，定义变频器、人机界面在网络中的地址，读写各个站点信息和实时监控。具体实施：选用CPU 1511-1PN作为系统的大脑，选用相适应的数字量输入和输出模块作为和外部设备交流的通道，选用热电阻模块监控现场冷却水的温度，选用模拟量输入模块监控现场水流量的大小，处理后同时在上位机上显示闸板的实时开度。
3、由多种不同功能单元组成的模块化变频器SINAMICS G120：垂直搅拌站和闸板系统选用SINAMICS G120变频器作为各电机的驱动器,每个变频器都由控制单元、功率模块和操作面板组成，考虑到闸板装置下降时，由于重力加速度的原因电动机将处于再生制动状态，拖动系统的动能要反馈到变频器直流电路中，使直流电压不断上升，甚至造成危险事故，所以在闸板装置驱动变频器上额外增加了制动电阻单元。SINAMICS G120 系列变频器的设计目标是为交流电机提供经济的高精度的速度/转矩控制，所以此类变频器在我们的系统中有着独特的优势。六个垂直搅拌站和一个闸板的驱动器使用同一网段内的不同网络地址，与PLC实时通讯，具有高响应、与PLC高兼容性的特点。具体实施：SINAMICS G120变频器自带PROFINET接口，通过交换机和PLC通讯，实现垂直搅拌站变频器的启停和速度控制，同时根据各电机后面编码器传给PLC的信号，经PLC处理后对SINAMICS G120变频器进行闭环控制，从而确保相邻间垂直搅拌站之间的角速度一致，搅拌质量得到改善。流道闸板装置变频器利用数字量固定频率输出功能，设置高速和低速两种固定速度，实用的同时方便操作。
4、人机界面，垂直搅拌站和流道闸板系统使用的现场触摸屏人机界面采用SIMATIC KTP600 Basic color面板，此面板属于全新精简系列面板：优质的面板，优惠的价格，如今可视化已经成为了大多数工业机器的标准配置的一部分。尤其在使用小型机器和简单应用时，成本成了关键因素，对于某些基本应用而言，具备基本功能的操作面板即可完全满足使用需求；高集成度：一个产品系列，满足不同应用全新 SIMATIC 精简系列面板具有独特的 SIMATIC HMI 工业设计特点，标配触摸屏，操作直观；无可匹敌：组态效率最大化与所有的 SIMATIC 操作面板相同，整个组态过程利用 SIMATIC WinCC flexible 来完成。综上所述，此操作面板非常适合浮法玻璃生产线热端设备的工业环境。此面板设置同一网段内不同地址通过PROFINET进行通讯，与PLC实时通讯。与常规使用按钮和指示灯来进行调速操作和监视相比，使用此人机界面可以直观的操控整个浮法玻璃生产线热端垂直搅拌站和闸板系统，更易于操作员操作和监视。中央控制室的上位机人机界面主要为装有WINCC 7.3软件的一台工控机，按照相应的生产需求，拥有优良的人机交互功能。
5、编码器具有掉电记忆功能，精度高，成本低，直接和就地现场的显示器相连，显示表显示实时的闸板开度，同时变换传输一路4~20ma的信号给PLC，经过PLC处理后，在中控室同时实时显示闸板开度，易操作易控制；垂直搅拌站电机后面采用PROFINET口的绝对值编码器，与PLC通讯，反馈电机的实时转速，现场还有流量传感器和温度传感器等为设备的可靠运行提供保障。
上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，除此之外，本发明还可以有其他实现方式。需要说明的是，在没有脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的改进和修饰均应落入本发明的保护范围之内。