CN107522391B - 一种玻璃板钢化工艺过程控制方法 - Google Patents

Abstract

一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，加热炉在工作过程中，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元统计测温单元未达到设定温度的数量，计算出测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理，然后将滤波处理的计算结果与设定的阈值进行比对；当测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比经过最值后，在下降过程中小于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令。本发明改变了以时间作为依据的传统控制方法，提供了一种新的玻璃板钢化工艺过程控制方法。

Description

一种玻璃板钢化工艺过程控制方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃的生产工艺，尤其是涉及一种玻璃板钢化工艺过程控制方法。

背景技术

在玻璃板的钢化处理工艺中，首先要将玻璃板加热至软化温度（例如，600℃至700℃），然后通过快速冷却完成钢化处理，其中，对玻璃板的加热是一项重要的工艺过程。

按照工艺要求，玻璃板被输送进入加热炉内之前，必须将处于冷态或保温状态的加热炉加热升温至设定的温度。现有技术中，常规的做法是：首先，根据玻璃板的种类、厚度和以往操作经验预先设定加热所达到的温度值；然后，当炉内温度传感器测量结果达到设定的温度值时，为了消除测量误差的影响并确保加热炉的温度达到设定的温度值，还要进行延时加热一定的时间；最后，生产一炉次的钢化玻璃，通过观察、监测钢化玻璃的质量来判断加热炉的温度是否达到最优的工作状态。这种依靠经验和“事后控制”方式存在下列技术缺陷：1、由于温度传感器测量的局限性，无法保证加热炉内的每一个区域均达到设定的温度，造成加热炉的温度不容易精确控制，玻璃板经常出现加热温度不足或过烧的现象，直接对玻璃板的钢化质量造成不利影响，例如钢化应力不达标、玻璃板平整度不合格；2、延时加热和试生产的工作方式造成能源和玻璃原片的浪费；3、操作过程复杂、周期长，过渡依赖操作人员的经验和素质，不仅增加人工成本，而且不利于产品合格率的提高和产品品质的长期稳定。

现有技术中，通常是通过加热时间来控制玻璃板的加热过程，即根据玻璃板的厚度乘以时间系数，估算出玻璃板的加热时间，当达到设定的加热时间后玻璃板出炉。这种依靠经验来控制玻璃板加热过程的方式存在下列技术缺陷：1、玻璃板加热温度不容易精确控制，玻璃板经常出现加热温度不足或过烧的现象，直接对玻璃板的钢化质量造成不利影响，例如钢化应力不达标、玻璃板平整度不合格；2、如果加热时间过长，则会造成一定的能源浪费，提高生产成本；3、过渡依赖操作人员的经验和素质，不仅增加人工成本，而且不利于产品合格率的提高和品质的长期稳定。

在玻璃板钢化处理工艺中，当玻璃板在加热炉内加热至软化温度（例如，600℃至700℃）后，需要迅速出炉进入钢化段，通过风机吹风的方式使玻璃板快速冷却完成钢化处理。其中，为了实现玻璃板的快速冷却，玻璃板在出炉之前，风机必须提前达到一定的转速并产生足够的风压。现有技术中，通常的做法是：根据玻璃板加热过程中剩余的加热时间，提前一定的时间开启风机或者控制风机由怠速状态转变为工作状态，这种控制方式存在的以下弊端：首先、玻璃板的加热时间是根据玻璃板的厚度乘以时间系数估算出来的，这种依靠经验计算出的加热时间非常不精确，极易导致风机开启过早或开启过晚；当开启过早时，会造成能源的大量浪费，提高生产成本，当开启过晚时，钢化时风压达不到要求的数值，会造成玻璃成品钢化应力不足，产品直接报废。其次、控制过程过渡依赖操作人员的经验和素质，不仅增加人工成本，而且不利于产品合格率的提高和产品品质的长期稳定。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术中加热炉在各个钢化工艺过程动作执行时刻通过估算方式确定以及直接监测加热炉内部温度容易造成误差的问题，提供一种一种玻璃板钢化工艺过程控制方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，首先，加热炉在工作过程中，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元统计测温单元未达到设定温度的数量，计算出测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理，然后将滤波处理的计算结果与设定的阈值进行比对；当测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令，控制执行机构动作,完成相应的钢化工艺过程。

所述的加热炉的控制单元为PLC或PC机。

所述的执行机构为控制玻璃板入炉动作的驱动机构；加热炉升温过程中，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与控制单元内设定的阈值K₁比对，当测温单元未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₁时，控制单元发出指令给驱动机构，将玻璃板输送入加热炉。

所述的阈值K₁=K₀·K，其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K₀为常温状态下，加热炉空载状态并达到设定的工作温度时，未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比。K₀确定时，需要将加热炉在常温状态下空载运行，并对监测到加热炉达到预热温度时的未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比进行多次监测，取多次测量结果的平均值即可，通常测量5次即可。

所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构；玻璃板进入加热炉后，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与设定的阈值K₂比对，当未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₂时，控制单元发出指令给驱动机构，将玻璃板输送出加热炉。

所述的阈值 K₂= K₀·K，其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K₀为常温状态下，加热炉空载状态并达到工作温度时监测到的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比。K₀确定时，需要将加热炉在常温状态下空载运行，并对监测到加热炉达到工作温度时的未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比进行多次监测，取多次测量结果的平均值即可，通常测量5次即可。

所述的执行机构为控制冷却风机运行的控制机构；玻璃板进入加热炉后，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与设定的阈值K₃比对，当未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比在下降过程中经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₃时，控制单元发出指令给冷却风机的控制机构，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态。

所述的阈值K₃=K₀·K，K₀=K_常·M其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K₀为标准阈值，K_常为加热炉空载状态下，加热炉达到工作温度时监测到的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，M为冷却风机提前运行的修正系数，M≥1.1。K₀确定时，要首先确定K_常和M，K_常确定时需要将加热炉在常温状态下空载运行，并对监测到加热炉达到工作温度时的未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比进行多次监测，取多次测量结果的平均值即可，通常测量5次即可得到K_常，K_常对应为玻璃板的出炉时刻，因此需要通过M进行修正，M取不小于的1.1任何值均可，通常不大于1.3，以避免过早开启或者过早由怠速状态转变为工作状态造成的能源浪费。

本发明中的“工作温度”是指：在玻璃板钢化处理工艺中，加热炉针对不同种类玻璃板进行加热时，所设定的加热温度，该设定的加热温度会根据玻璃板的种类进行调整，此为本领域技术人员的公知常识，故此不做详细描述。

所述的阈值由人工通过人机界面输入到所述控制单元，根据空载运行确定对应的标准阈值，并选择对应的修正系数，K 的选取根据环境温度进行调整，如果环境温度高于常温时，K通常取小于1，因为外界温度过高，加热炉散热减少，因此空载状态下，往外界散发热量减少，从而减少了加热元件产生的热量，因此需要调整阈值减小；如果环境温度低于常温时，K通常取大于1，因为外界温度过低，加热炉散热增加，因此空载状态下，往外界散发热量增大，从而增大了加热元件产生的热量，因此需要调整阈值增大，如果环境温度等于常温时，K取1，即为阈值不做调整，确定修正系数后，与对应的标准阈值进行修正后确定对应阈值，然后通过操作工人将该阈值输入到控制单元内，M的选取为范围人任意值即可，取值越小能源消耗越少。

所述的阈值由人工通过人机界面输入到所述控制单元。

所述的滤波处理为数字滤波处理或模拟滤波处理。

所述的测温单元为热电偶。

本发明的有益效果是：

1、打破了本技术领域以时间作为依据的传统控制方法，通过对加热炉运行过程中不同阶段（玻璃板入炉、玻璃板出炉、冷却风机开启时）的测温单元信息进行实时监测，替代了直接监测加热炉内部温度或者玻璃板温度的传统方式，该监测方式可以避免监测大面积的加热炉的温度的方式，这样就避免加热炉温度测量不准确的问题，而测温单元信息温度信息很容易监测，由于加热炉工作过程中，就是一个进行热交换的过程，根据能量守恒定律，热量的来源是加热元件，而测温单元是加热炉中用于监测加热元件的部件，所需热量完全是加热元件提供的，由于加热炉时恒温的因此其内能量的变化与测温单元的温度信息相互关联的，因此通过测温单元的温度信息替代其他测量结果可以更加科学、精确地控制加热炉的工作，从而准确地判断加热炉执行动作的时刻，不仅降低了钢化玻璃生产过程中的能耗、节约玻璃原片，而且提高了钢化玻璃的成品质量。

2、加热炉工作过程不再依赖操作人员的经验、素质，可以降低了人工成本；

3、设备更加智能化，操作、控制更加简单、便捷，有利于生产工艺和产品品质的稳定。

附图说明

图1为本发明中控制玻璃板入炉动作时，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比的变化曲线图。

图2为本发明中控制玻璃板出炉动作时，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比的变化曲线图。

图3为本发明中控制冷却风机启动时，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比的变化曲线图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的实施例，具体实施方式如下：

实施例1

如图1所示，所述的执行机构为控制玻璃板入炉动作的驱动机构，本发明加热控制方法的控制过程如下：

首先确定待使用的加热炉，根据待加热玻璃板的种类（例如低辐射镀膜玻璃、白玻）、厚度信息调整加热炉的工作温度，将加热炉在常温状态下，空载运行到达工作温度，监测该状态下的加热元件的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并测量五个不同时刻的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，对五个数值进行求平均值，该平均值即为标准阈值K₀，测量环境温度，对照修正系数表格（该表格中修正系数K通过以下计算方法得到：分别监测不同环境温度下的加热炉空载运行到达工作温度时，加热元件的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，将各个值除以K₀后计算得到）确定修正系数，根据修正系数K和K₀通过公式阈值K₁=K₀·K，计算得到阈值，操作工人通过人机界面将该阈值K₁输入到控制单元中。

当加热炉启动后，加热元件全部开始工作，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比持续最大值稳定不变，为加热炉内部空间提供热量，随着时间的推移加热炉内温度升高，需要的热量逐渐减少，加热炉内的测温单元的测量值逐步达到设定温度，此时，测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量百分比将会减小，当测温单元未达到设定温度占全部测温单元数量百分比在下降过程中低于或等于设定的阈值K1时，即判断加热炉被预热至满足入炉的温度t1，此时如图（此图中的曲线时根据监测的测温单元未达到设定温度占全部测温单元数量百分比的变化，然后对数据曲线进行滤波处理后的曲线图），即在T1时刻，由控制单元给驱动机构发出指令，将玻璃板输送入加热炉，开始玻璃板的加热过程。

实施例2

如图2所示，所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构本发明加热控制方法的控制过程如下：

首先确定待使用的加热炉，根据待加热玻璃板的种类（例如低辐射镀膜玻璃、白玻）、厚度信息调整加热炉的工作温度，将加热炉在常温状态下，空载运行到达工作温度，监测该状态下的加热元件的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并测量五个不同时刻的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，对五个数值进行求平均值，该平均值为标准阈值K₀，测量环境温度，对照修正系数表格（该表格中修正系数K通过以下计算方法得到：分别监测不同环境温度下的加热炉空载运行到达工作温度时，加热元件的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，将各个值除以K₀后计算得到）确定修正系数，根据修正系数K和K₀通过公式阈值K₂=K₀·K，K₀=K_常·M，其中M取值1.1，计算得到阈值K₂，操作工人通过人机界面将该阈值K₂输入到控制单元中。

当玻璃板进入加热炉后，加热炉从恒温状态下进入为玻璃板供热状态，此时加热元件处于工作状态下的数量将会增多，而且由于玻璃板吸收热量，测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量百分比将会增加直到最大值，随着时间的推移玻璃板的温度会逐渐升高，而玻璃板需要的热量逐渐减少，加热炉内的测温单元的测量值逐步达到设定温度，此时，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比将会减小，从而控制相应的加热元件停止工作，当测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比在下降过程中低于或等于设定的阈值K2时，即判断玻璃板被加热至满足出炉的温度t2，此时如图（此图中的曲线时根据监测的测温单元未达到设定温度占全部测温单元数量百分比的变化，然后对数据曲线进行滤波处理后的曲线图），即在T2时刻，由控制单元给驱动机构发出指令，将玻璃板输送出加热炉。

实施例3

如图3所示，所述的执行机构为控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态的控制机构，本发明控制方法的控制过程如下：

首先确定待使用的加热炉，根据待加热玻璃板的种类（例如低辐射镀膜玻璃、白玻）、厚度信息调整加热炉的工作温度，将加热炉在常温状态下，空载运行到达工作温度，监测该状态下的加热元件的未到达设定温度的测温单元的数量所占全部测温单元数量的百分比，并测量五个不同时刻的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，对五个数值进行求平均值，该平均值即为阈值K_常，测量环境温度，对照修正系数K的表格（该表格中修正系数K通过以下计算方法得到：分别监测不同环境温度下的加热炉空载运行到达工作温度时，加热元件的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，将各个值除以K₀后计算得到）确定修正系数K，根据修正系数K和K₀通过公式：阈值K₃=K₀·K，K₀=K_常·M，其中M为风机提前运行的修正系数，M≥1.1，本实施例中，M取值1.1，计算得到阈值 K₃，操作工人通过人机界面将该阈值 K₃输入到控制单元中。

当玻璃板进入加热炉后，加热炉从恒温状态下进入为玻璃板供热状态，此时加热元件处于工作状态下的数量将会增多，而且由于玻璃板吸收热量，测温单元未达到设定温度占总测温单元百分比将会增加直到最大值，随着时间的推移玻璃板的温度会逐渐升高，而玻璃板需要的热量逐渐减少，加热炉内的测温单元的测量值逐步达到设定温度，此时，测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量百分比将会减小，从而控制相应的加热元件停止工作，当测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比在下降过程中低于或等于设定的阈值K3时，此时玻璃板尚未加热至出炉的温度t2，但是到达冷却风机启动时刻，此时如图3（此图中的曲线时根据监测的测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比的变化，然后对数据曲线进行滤波处理后的曲线图），即在T3时刻，由控制单元给冷却风机的控制机构发出指令，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：加热炉在工作过程中，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元统计测温单元未达到设定温度的数量，计算出测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理，然后将滤波处理的计算结果与设定的阈值进行比对；当测温单元未达到设定温度的数量占全部测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令，控制执行机构动作，完成相应的钢化工艺过程；具体方法可以采用以下任意一种：

当所述的执行机构为控制玻璃板入炉动作的驱动机构；加热炉升温过程中，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与控制单元内设定的阈值K₁比对，当测温单元未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₁时，控制单元发出指令给驱动机构，将玻璃板输送入加热炉，所述的阈值K₁=K₀·K，其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K₀为常温状态下，加热炉空载状态并达到设定的工作温度时，未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比；

当所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构；玻璃板进入加热炉后，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与设定的阈值K₂比对，当未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₂时，控制单元发出指令给驱动机构，将玻璃板输送出加热炉，所述的阈值 K₂=K₀•K，其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K₀为常温状态下，加热炉空载状态并达到工作温度时监测到的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比；

当所述的执行机构为控制冷却风机运行的控制机构；玻璃板进入加热炉后，测温单元实时监测加热炉内的温度信息，控制单元计算未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，并将计算结果进行滤波处理后与设定的阈值K₃比对，当未到达设定温度的测温单元数量所占总测温单元数量的百分比在下降过程中经过最大值后，在下降过程中小于或等于阈值K₃时，控制单元发出指令给冷却风机的控制机构，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态，所述的阈值K₃=K₀·K，K₀=K_常·M其中，K为修正系数，其取值范围为0.9≤K≤1.1，K_常为加热炉空载状态下，加热炉达到工作温度时监测到的未到达设定温度的测温单元数量所占全部测温单元数量的百分比，M为冷却风机提前运行的修正系数，M≥1.1。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述的阈值由人工通过人机界面输入到所述控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述的滤波处理为数字滤波处理或模拟滤波处理。

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