玻璃生产线温度控制系统设计

玻璃生产线温度控制系统设计

摘要

本文介绍了对传统玻璃生产线退火窑输送装置的改进及其温度控制系统完善的设计过程。文中首先对玻璃生产线退火窑的国内外发展现状，以及其温度控制系统的结构组成和原理进行了简单介绍。然后针对连续式退火窑的结构特点，设计了一套可灵活改变输送装置的三维输送机构。结合转位机构的特点，采用步进电机带动齿轮副，实现各输送装置的灵活转换。各类输送装置速度的调节是采用PLC控制变频器来实现的。在温度控制系统的设计方面，本设计在退火窑各个温度区均采用周波控制系统，来对各温度区进行温度调节。设计后的退火窑和温度控制系统可以在提高玻璃制品生产效率的同时，也可使退火窑的退火质量得以优化。

关键词：退火窑，输送装置，转位机构，温度控制系统，PLC控制

Production line of the glass annealing kiln and its temperature control system design

Abstract

This paper introduces the traditional glass production line annealing kiln feeding device and the improvement of the temperature control system design process. In this paper, glass production line annealing kiln development status at home and abroad, as well as its temperature control system structure and principle were introduced. Then according to the continuous annealing kiln structure characteristics, design a set of flexible change of three-dimensional conveying mechanism conveying device. Combined with the indexing mechanism characteristics, using a stepper motor to drive the gear pair, each conveying device realize flexible conversion. Various types of conveyor speed adjustment is the use of PLC control of frequency converter to realize. In the temperature control system design, the design of each temperature zone in annealing furnace adopts frequency control system, to each temperature zone is used for temperature regulation. Design of annealing furnace and temperature control system to improve the glass products production and efficiency at the same time, also can make the annealing furnace annealing quality can be optimized.

Keywords:annealing kiln, conveying device, indexing mechanism, temperature control system,PLC control

目录

第一章绪论1

1.1概述1

1.2国内外发展现状及趋势1

1.3退火窑的基本结构和温度控制系统的工作原理3 1.3.1退火窑的基本结构3

1.3.2温度控制系统的工作原理4

1.4 设计技术方案的改进5

1.5 本设计的主要完成的任务6

第二章关于玻璃生产线退火窑的设计7

2.1玻璃的退火与退火窑7

2.1.1退火的概念、目的和过程7

2.1.2玻璃制品内应力的类型及成因7

2.2退火窑的分类及要求8

2.2.1 退火窑的分类8

2.2.2对退火窑的要求9

2.3 退火窑的分区9

2.3.1保温区（A区、B区、C区）9

2.3.2缓冷区（D区、E区）10

2.3.3快冷区（F区）10

2.4 退火窑输送装置的改进10

2.4.1传统退火窑输送装置的介绍10

2.4.2改进后的退火窑三维输送装置11

2.4.3主要零部件的设计计算与说明13

第三章温度控制系统的硬件组成及软件设计16

3.1温度控制系统的硬件组成16

3.1.1 可编程控制器（PLC）的简介、选用及端口分配16 3.1.2 变频调速器的应用17

3.1.3热电偶的概述及工作原理18

3.1.4 周波控制系统的组成、原理及性能分析19

3.1.5 温度控制系统的硬件组成及性能分析20

3.2温度控制系统的软件设计21

3.2.1 软件部分的组成及分析21

3.2.2顺序功能图22

3.2.3梯形图22

第四章结论25

参考文献26

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第一章绪论

1.1概述

退火窑是玻璃生产线上的三大热工设备之一，也是生产线上的主要设备。在玻璃生产实践中归纳总结出四句话：“原料是基础，熔化是保证，成形是关键，退火是效益[1]”。退火是效益的原因在于：如果退火窑设计不合理，确定的工艺参数不恰当，会直接影响玻璃的退火质量，造成严重的经济损失。

由于所需退火的玻璃制品不同，退火窑的窑型也不尽相同，但无论哪一种退火窑都应保证实现规定的退火工艺制度，使退火窑断面上的温度保持均匀；在优化质量、降低能耗的基础上做到高效率生产；在确保退火质量的前提下尽可能使退火窑结构简单，操作方便。因此玻璃的退火工艺是玻璃生产过程中的一个重要环节，其过程是将玻璃置于退火窑中，使其在某一温度下保持足够时间后再缓慢冷却，从而使玻璃应力不超过允许值。当然要实现这一目的，就要对退火窑各区温度进行有效的控制。温度控制系统可以实现对退火窑内保温区和非保温区的温度控制。由各控制部分的协调配合，可以使玻璃的温度控制在需要的范围之内。

总之，退火窑性能的好坏直接影响玻璃制品的质量和生产成本，而退火窑温度控制系统不仅是生产高质量玻璃制品的前提，而且也是提高生产效率和退火窑寿命的必要保障。因此，在保证退火窑性能的基础上，优化退火窑温度控制系统对玻璃制品的生产具有重要意义。

1.2国内外发展现状及趋势

我国目前的工厂广泛采用的是连续式退火窑，原因在于其生产效率高，连续性强，较易形成自动化经管运行模式，可以实现大批量生产。其中输送装置则因玻璃制品的特点而定，但速度控制系统落后，不能实现灵活调节，因此存在综合性不强，生产品种单一的缺点：即一个工厂只能对一种玻璃制品进行简单退火，若生产玻璃制品的品种增多，则需要相应增加退火窑的数量，这样不仅使投资成本增加，而且使车间的空间利用率降低。对于退火窑内的加热方式，目前采用的有明焰式、隔焰式、半隔焰式和电加热式。明焰式的火焰与制品直接接触；隔焰式的火焰不与制品