多晶硅铸锭炉控制系统及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102605424A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102605424A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210057320.1(22)申请日2012.03.06(71)申请人浙江宏业新能源有限公司地址317502浙江省温岭市新河镇机械工业园区(72)发明人颜卫兵沈理(51)Int.Cl.C30B28/06(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图11页(54)发明名称多晶硅铸锭炉控制系统及控制方法(57)摘要本发明公开了一种多晶硅铸锭炉控制系统，包括一套WINCC系统，WINCC系统通过以太网与PLC机连接，PLC机通过线长总线与可移动触摸操作屏连接，PLC机还与多晶硅铸锭炉的控制柜连接。该PLC机与模拟量输入模块连接，模拟量输入模块同时与设置在铸锭炉内的热电偶和红外测温仪连接，PLC机通过PID控制器与模拟量输出模块连接，模拟量输出模块输出端与可控硅调功器连接，可控硅调功器与变压器输入端连接，变压器输出端与铸锭炉内的加热器连接。本发明还公开了利用上述的系统对多晶硅铸锭炉的控制方法。本发明系统，能耗显著降低，设备成本明显减小，功能更加多样。CN102654ACN102605424A权利要求书1/1页1.一种多晶硅铸锭炉控制系统，其特点在于：包括一套WINCC系统(1)，WINCC系统(1)通过以太网(2)与PLC机(3)连接，PLC机(3)通过线长总线(4)与可移动触摸操作屏(5)连接，PLC机(3)还与多晶硅铸锭炉的控制柜连接；该PLC机(3)与模拟量输入模块连接，模拟量输入模块同时与设置在铸锭炉内的热电偶和红外测温仪连接，PLC机(3)通过PID控制器与模拟量输出模块连接，模拟量输出模块输出端与可控硅调功器连接，可控硅调功器与变压器输入端连接，变压器输出端与铸锭炉内的加热器连接。2.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉控制系统，其特点在于：所述的PLC机(3)与压力控制部分中的电磁阀和铸锭炉内的压力传感器连接，实现压力控制；PLC机(3)与设置在铸锭炉氩气输入管路上的MFC连接，实现氩气流量控制。3.根据权利要求1所述的多晶硅铸锭炉控制系统，其特点在于：所述的PLC机内预置有软件，包括Eplan绘图软件，Step7软件和WinCC系统。4.一种利用权利要求1所述的系统对多晶硅铸锭炉的控制方法，其特点在于：所述的模拟量输入模块将红外测温仪及热电偶的实际测量值读入PLC机，然后将设定值与实际测量值经由PID控制器运算后得出需要调整的控制量，经过模拟量输出模块输出到可控硅调功器，控制可控硅调功器的输出量，此输出量施加到变压器的初级，降压后由次级输出0-35VAC的控制电压，最后通过加热器完成加热过程。5.根据权利要求4所述的对多晶硅铸锭炉的控制方法，其特点在于：还包括压力控制和氩气流量控制，压力控制采用电磁阀进行控制，电磁阀设置在增压管路与铸锭炉连接处，铸锭炉内设置有压力传感器，即压力大于605mbar的时候打开电磁阀，等待压力低于595mbar的时候再关上电磁阀；氩气流量控制采用MFC控制氩气的流量。6.根据权利要求4所述的对多晶硅铸锭炉的控制方法，其特点在于：还包括安全控制，安全控制系统设置有两个紧急停止按钮，一个位于底部电柜的柜门上，另外一个位于平台上的操作盒上，如果出现紧急情况，按下此任一按钮；系统还设置有一个“紧急充氩”按钮，PLC机会根据功率与温度曲线给出漏硅报警，人工确认后系统会进入急冷模式，此时会关闭热门，打开氩气充气阀门，停止加热，将系统在最快的时间内冷却下来。2CN102605424A说明书1/3页多晶硅铸锭炉控制系统及控制方法技术领域[0001]本发明属于多晶硅生产控制技术领域，涉及一种多晶硅铸锭炉控制系统，本发明还涉及利用该系统对多晶硅铸锭炉的控制方法。背景技术[0002]铸锭炉是专为太阳能工业设计的专用设备，多晶硅铸锭炉主要用于太阳能级多晶硅锭的大生产，它采用先进的多晶硅定向凝固技术，将硅料高温熔融后通过特殊工艺定向冷凝结晶，从而达到太阳能电池生产用多晶硅品质的要求，是一种适用于长时间连续工作，精度、可靠性、自动化程度都比较高的智能化大生产设备。现有的设备能自动或手动完成铸锭过程，高效节能，运用先进的计算机控制技术，实现稳定定向凝固，生产的多晶硅硅锭质量高，规格大。该型设备的优点有：生产效率高，产品质量高；加热速度快，效率高；安全可靠，多重设备防护，保障人身安全；全中文操作，全程自动报警，省时省力。[0003]但是现有技术还存在不足：各个阶段的温度及功率控制不合理，造成能耗的增加；软硬件结合不合理，造成配置复杂，提高了设备成本；软件不够人性化，设置及输出还不能满