CN101419469B - Plc自动控制的多晶硅还原炉进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统，其包括有PLC控制器和仪表气源、与还原炉进气口一一对应连接的至少一个截止式方向控制阀，每个截止式方向控制阀配备有一个单电控制换向阀，所述截止式方向控制阀的气体出口与所述还原炉的进气口连接，所述截止式方向控制阀的气体进口直接连接工艺气体输入设备，所述单电控制换向阀的气体进口和一个气体出口接所述仪表气源，所述单电控制换向阀的另一个气体出口与所述截止式方向控制阀的控制口连接，所述PLC控制器与所述单电控制换向阀连接。

Description

PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统
技术领域
本发明涉及一种还原炉进气系统，更具体地就，涉及一种PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统，属于太阳能光伏能源技术领域。
背景技术
目前，世界上多晶硅的制备以SiHCl3还原法为主，在生产过程中，工艺气体由还原炉底盘的进气口进入，工艺气体被加温至1100℃左右，其中的SiHCl3与H2反应生成多晶硅并在硅芯表面沉积，形成硅棒。工艺气体的进气效果直接影响到硅棒的生成质量，反应之初需要的工艺气体的量较少，随着反应的正常进行，需要逐渐加大工艺气体的流量。现在对于工艺气体流量的控制主要分为手工操作和自动控制两种，手工操作是通过直接控制进气口阀门的打开数量和开度大小来调节进气量，这种操作受人为因素影响很大，不适合大规模生产的需要。如专利号为ZL200720081580.7和中国申请号为02137784.7的现有专利技术，仅是通过控制进气阀门的打开数量或通过伺服电机调节转盘与固定盘上扇形孔相对角度来控制进气量，这种操作虽然解决了人工操作的不便，但是由于进气阀门开启或分布的不对称性导致了还原炉内的混合气体分布不均匀，不利于各个硅芯上多晶硅的生长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统，该进气系统通过可编程控制器来控制气动阀门，并调节还原炉进气口开启的数量、分布和开度大小，实现工艺气体流量逐渐加大且均匀进气的效果，改善气体在还原炉内的分布，使各个硅芯上的负荷均衡，提高多晶硅的收率。
本发明中的PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统包括PLC控制器和仪表气源、与还原炉进气口一一对应连接的至少一个截止式方向控制阀，每个截止式方向控制阀配备有一个单电控制换向阀，所述截止式方向控制阀的气体出口与所述还原炉的进气口连接，所述截止式方向控制阀的气体进口直接连接工艺气体输入设备，所述单电控制换向阀的气体进口和一个气体出口接所述仪表气源，所述单电控制换向阀的另一个气体出口与所述截止式方向控制阀的控制口连接，所述PLC控制器与所述单电控制换向阀连接，所述PLC控制器同时控制还原炉的所有单电控制换向阀，进而控制所有截止式方向控制阀循环开启的顺序、数量和阀门开度的大小。
所述PLC控制器控制所述单电控制换向阀在运行过程中以一定频率进行开关动作，从而控制截止式方向控制阀实现脉冲进气，达到炉内最佳的表面沉积状态。
本发明中的进气系统通过PLC控制器控制每个单电控制换向阀进而控制截止式方向控制阀循环开启的顺序、数量、位置和阀门开度，实现工艺气体合理有序的进气效果。
附图说明
图1为本发明PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
如图1所示，本发明中PLC自动控制的多晶硅还原炉进气装置包括有PLC控制器3，仪表气源4及设在还原炉进气口与PLC控制器3之间的截止式方向控制阀1和单电控制换向阀2，其中PLC控制器3与单电控制换向阀2电连接。
其中还原炉的每个进气口均配备有一套截止式方向控制阀1和单电控制换向阀2。具体的连接如下：
截止式方向控制阀1的气体出口T与还原炉的进气口经管道直接连接，截止式方向控制阀1的气体进口P经管道连接工艺气体，单电控制换向阀2的气体出口M经管道与截止式方向控制阀1的控制口K连接，单电控制换向阀2的气体进口A和另一个气体出口N经管道连接仪表气源4。
在未使用时，截止式方向控制阀1和单电控制换向阀2均为常闭状态，在需要进行流量控制时，由PLC控制器3输出电信号，控制单电控制换向阀2的开启和关闭，当PLC控制器3发出指令后，单电控制换向阀2的阀芯移动，导通单电控制换向阀2的气体进口A和气体出口M，使仪表气源4的气体进入到截止式方向控制阀1的控制口K，并推动截止式方向控制阀1的活塞导通截止式方向控制阀1的气体进口P和气体出口T，从而工艺气体通过还原炉的进气口进入炉内空间参与反应。由于多晶硅还原炉工艺气体具有易燃易爆的性质，采用PLC控制器3先控制单电控制换向阀2，再通过单电控制换向阀2的仪表气体控制截止式方向控制阀1，实现工艺气体与还原炉内部空间的导通与关闭，并通过控制仪表气体可以控制截止式方向控制阀1中工艺气体的流量，这样能够将易燃易爆的工艺气体与电磁控制部分隔离开，达到安全操控的目的。
本发明中PLC控制器3对单电控制换向阀2的控制方式除了上述在发出指令后使单电控制换向阀2连续开或关的方式外，还可以通过对PLC控制器3进行编程，控制单电控制换向阀(2)在运行过程中以一定频率进行开关动作，进而实现截止式方向控制阀(1)的进气也已该频率间歇地进入还原炉内，实现脉冲进气效果。这种脉冲式进气的效果能够减小气流对生成的多晶硅颗粒的冲击作用，有利于多晶硅在硅芯电极表面的沉积。
本发明中的进气系统还可以通过对PLC控制器3进行编程，可同时控制与还原炉进气口相连的截止式方向控制阀1，使截止式方向控制阀1按顺序循环开启、以及开启的数量、位置和阀门开度的大小，达到逐渐增加工艺气体流量，改善气体在还原炉内均匀分布的目的，而且还能实现脉冲气流的进气效果，工艺气体进入还原炉内为一波一波沿硅芯电极向上运动，达到最佳的表面沉积状态，提高多晶硅的产率，由于PLC控制器3采用现有技术，并且根据需要进行编程对本领域的技术人员来说也是容易实现的，因此不再另行说明。

Claims (2)

1.一种PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统，包括有PLC控制器(3)和仪表气源(4)，其特征在于，还包括有与还原炉进气口一一对应连接的至少一个截止式方向控制阀(1)，每个截止式方向控制阀(1)配备有一个单电控制换向阀(2)，所述截止式方向控制阀(1)的气体出口(T)与所述还原炉的进气口连接，所述截止式方向控制阀(1)的气体进口(P)直接连接工艺气体输入设备，所述单电控制换向阀(2)的气体进口(A)和一个气体出口(N)接所述仪表气源(4)，所述单电控制换向阀(2)的另一个气体出口(M)与所述截止式方向控制阀(1)的控制口(K)连接，所述PLC控制器(3)与所述单电控制换向阀(2)连接，所述PLC控制器(3)同时控制还原炉的所有单电控制换向阀(2)，进而控制所有截止式方向控制阀(1)循环开启的顺序、数量和阀门开度的大小。
2.根据权利要求1所述的PLC自动控制的多晶硅还原炉进气系统，其特征在于，所述PLC控制器(3)控制所述单电控制换向阀(2)在运行过程中以一定频率进行开关动作，从而控制截止式方向控制阀(1)实现脉冲进气，达到炉内最佳的表面沉积状态。
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