FlexIS实现成型工艺闭环自动控制

中国玻璃包装容器2018-08-16 12:50:50

FlexIS实现成型工艺闭环自动控制


玻璃委员会技术专家 李宏洲高级工程师提供

 

导  读

Bucher Emhart Glass公司将温度和成型模具冲头上的工艺过程检测数据读数值结合起来进行反馈调节,致力于探索和实现玻璃成型工艺自动闭环控制的方法。


 

多年以来,玻璃生产制造和成型过程之中所使用的成型模具冲头工艺控制系统(Plunger ProccssContral'PPC)和温度控制系统(YemperatureControl System'TCS),给玻璃瓶罐生产制造成型厂家带来了有关其生产工艺的大量有价值数据和信息。

但是,要系统地对各种成型工艺过程检测参数进行全面而系统的监控并及时进行手动调节,这对于玻璃成型设备的操作人员来说是一项要求较高的工作。为了实现玻璃成型工艺生产线的稳定运行、达到更高的生产效率,玻璃生产制造成型厂家所需要采取的下一步合理安排就是要将玻璃成型这一工艺过程现自动闭环控制。


模腔温度


如果玻璃生产制造成型厂家已经从Buchcr Emhart Glass公司购置了当前主流一代的AIS或者BIS玻璃成型设备,以12组三料滴的方式进行玻璃的成型生产,那么这些厂家就可以在玻璃成型工艺这个环节,对于不少于72个模具实现模具一半部分的温度及相关冷却控制阀门的自动控制和调节。

从玻璃生产制造成型生产线所反馈的数据表明,要使玻璃成型各个控制点的温度在一天24小时之中保持在±15℃的范围之内,这对于玻璃成型设备的操作人员来说是一项富有挑战性的工作。由于玻璃成型模具对于冷却输入控制和调节本来就需要很长的反馈时间,因此玻璃成型设备操作人员常常会对玻璃成型模具的温度控制造成过度调节和补偿。所以玻璃成型设备往往需要有经验、守纪律的人员来进行操作。

这也就是为什么Buche Emhart Glass公司所研制和开发的FlcxIS模腔冷却控制(Blank Cooling ControI)系统能够给玻璃生产成型厂商带来帮助的原因。使用这种技术之后,一天24小时无论是白天还是黑夜,都可以将玻璃成型工艺之中的模腔温度按照工艺要求控制在很窄的温度范围之内(一股可以控制在±8℃之间)。在启用新的玻璃成型生产工艺之后,也能够按新工艺要求将模具温度冷却控制在新的温度控制范围之内。

上述措施所达到的效果就是,由于减少了玻璃成型工艺生产制造之中重要参数的波动和偏差,实现和保证玻璃成型工艺生产线的良好质量将变得较为容易。玻璃成型设备的操作人员也能够投入更多的时间关注其他他一些工作,采取其他一些措施来改进和提升玻璃成型工艺的质量和效率。


模具冲头控制



在玻璃成型工艺之中另外一项很棘手的工作就是控制好模具冲头的压力,特别是在压一吹法成型和小口径压一吹法成型之中,由于要采用多个压力控制来进行压制的时候,控制好模具冲头的压力就变得更加重要。

通过从模具冲头工艺控制系统获取所需的特征计时值,玻璃成型自动闭环控制系统可以为模具冲头的每次压制动作设定和调节好初始加压数值,使模具冲头在升起和降落的压制时间之内最终达到成型工艺所需要的压力。

FIcxIS模其冲头压力控制系统使用了包括零压力在内的四段压力来进行控制,其中第一段和第二段压力采用闭环控制系统自动进行控制和调节,第三段压力则由玻璃成型设备操作人员手工进行设定和控制,主要应用于模具冲头压力保持阶段。

采用多段压力进行玻璃模具成型压制之后,玻璃成型设备的操作人员不仅可以控制模具冲头的初始升压动作,而且还可以对模具冲头的保压压力进行单独控制,从而实现对玻璃熔体在模腔之中的分布情况进行控制。在控制玻璃料泡的特性,防止产生缺陷这方面的能力来说,这是该工艺所具备的一大优点。

对于玻璃成型工艺来说,选择正确的时间点来切换压力转换。非常关键,FlexIS模具冲头压力控制系统也能够很好地做到这一点。通过对每一个模具孔腔过去几次少数的压力测量曲线;就可以对压力转换们的时间点很好地做出判断和控制。


系统全面集成




所有上述提到的这些闭环控制系统都已经全部集成进Bucher Emhart Glass公司的FlexIS控制系统。可以让玻璃成型没备的操作人员在FlexIS用户界面对所有必须的控制参数进行没置和调节。每一次玻璃成型工况的参数设置都能够保存下来。以便在下一轮工况变更的时候可以迅速载入重新利用。

在系统操作过程之中,玻璃成型设备的操作人员可以从用户界面收到各种系统反馈信息,这样他们就可以知道想要关心的某个模具孔腔是否在控制范围内正常运行,了解到哪些参数正在由闭环控制系统自动进行调节和设置;这些用户界面特征有助于操作人员很快就能够掌握新的技术,并能够从中获取最大的收益。


用户信息反馈





FlexIS模具冲头压力控制系统和模腔冷却控制系统现在已经可以供出售使用,并且在欧洲和南非的玻璃生产制造成型工厂都有安装和使用。该技术和系统也正在步入南美市场。在该系统和工艺的开发过程之中,就已经有一些玻璃生产制造成型工厂参与安装和使用,这些客户在早期使用过程之中所反馈的一些信息,也在其正式商用之前进一步被用于对玻璃成型设备进行改善和提高。

总的来说,从市场和用户所反馈的信息是积极和肯定的。

Vidrala的Carlos Baitanha是这样评价该系统的:“温度控制系统可以让我们对模腔侧壁的热交换过程更好地进行控制。”“该系统安装在当前的主流的AIS玻璃成型设备上,模腔冷却控制系统能够充分利用具有多个不同的阀门的优点,来对玻璃成型机组的每一个模具进行自动闭环控制,调节和补偿其在冷却过程之中的任何偏差和不平衡状态。这种结果有利于玻璃的成型工艺。例如,使玻璃在成型模具之中的垂直分布达到更加稳定的状态,缓解扑气所造成的波动状态。”“另外,由于可以系统地对口模和模具冲头温度进行自动测量,也让我们在检测问题和故障的时候更加快速,例如,能够避免和减少模具冲头冷却管破损而产生的缺陷。”我们现在已经使用模具冲头压力控制系统达一年之久的时间了”,Wiegand GLass公司Karl-Heinz Mann 补充说:“通过使用该系统不断调整的多段压力控制来进行玻璃成型和压制,可以更有效地避免模腔产生裂缝等缺陷,使其达到合理的保压次数。即使使用磨损更加厉害的模具冲头,也能够达到同样效果。由于使用该系统之后,保压时间被控制得非常稳定,也减少瓶口粗糙等缺陷的产生。另外,使用该系统之后,我们也可以缩短更换模具的时间间隔,使得工况变更后重新开始成型工艺的过程变得更加平滑和快速。”



未来展望







工艺控制是Buchcr Emhart GIass公司优先重点发展的领域。与此同时,该公司用于控制模具冲头温度的闭环控制系统也正在测试之中。另外,该公司用于控制玻璃瓶在传输带上均匀分布排放的控制系统,也将在一家玻璃生产制造成型厂家首次安装和使用。

最后一个消息是,该公司的即将重新发布的温度控制系统软件将为用户带来更大的灵活性,可以让用户选择决定温度的测量显示顺序。FlcxIS系统也会利用新的温度控制系统软件所带来的这个灵活性,支持对玻璃成型设备机组启动程序的调节和控制。




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