CN102193516A - 还原炉自动加电流控制电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种还原炉自动加电流控制电路与方法，涉及硅冶炼领域。本发明旨在提供一种灵活性更高、控制精度更好的还原炉自动加电流控制系统。本发明技术要点为：包括PLC控制模块、主控模块、时间控制模块、时间变量设置模块；所述PLC控制模块用于控制还原炉电流的强度；所述时间变量设置模块用于设置自动加电流的时间间隔变量，并将时间间隔变量输出给时间控制模块；所述时间控制模块用于计时并在其计时时间等于时间间隔变量时向主控模块发出时间报告信号；主控模块用于接收所述时间控制模块输出的时间报告信号并向PLC控制模块输出加电流指令及电流强度的增量。

Description

还原炉自动加电流控制电路及控制方法
技术领域
本发明涉及硅冶炼领域，尤其是一种还原炉自动加电流控制电路与方法。
背景技术
目前，在硅冶炼行业中，还原炉电流控制普遍由人工操作实现。人工操作模式不但工作量大，而且操作过程中容易出现因人为因素造成电流波动而导致异常停炉的情况，影响生产效率。
现有技术中还有一种还原炉电流自动控制技术，即TPS（全场一体化解决方案）系统，该系统采用温度闭环反馈回路控制模式，需要在LCN（局域控制网络）网络增加AM（应用模件）以完成用户的高级算法及控制策略，而且还需得到AMO（应用模件操作系统）在线操作属性软件的支持，硬/软投入成本高，同时也给课题组成员提出了挑战，尤其是现场仪表如：红外线高温温度计，H2流量计、TCS流量计的准确性造成TPS系统中PID自动调控系统的稳定性及安全性下降，影响整个自动控制效果，TPS系统还存在控制不灵活的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提出一种控制精度更高的还原炉加电流开环控制电路及方法。
本发明采用的技术方案是这样的：一种还原炉自动加电流控制电路，包括PLC控制模块、主控模块、时间控制模块、时间变量设置模块；
所述PLC控制模块用于控制还原炉电流的强度；
所述时间变量设置模块用于设置自动加电流的时间间隔变量，并将时间间隔变量输出给时间控制模块；
所述时间控制模块用于计时并在其计时时间等于时间间隔变量时向主控模块发出时间报告信号；
主控模块用于接收所述时间控制模块输出的时间报告信号并向PLC控制模块输出加电流指令。
优选地，还包括手动/自动模式切换开关，所述手动/自动模块切换开关的开关信号输出端与主控模块的开关信号接收端连接。
优选地，还原炉电流强度的增量是通过对主控模块编程设置的。
基于上述还原炉自动加电流控制电流的控制方法，包括：
步骤401：用户根据需要向时间变量设置模块输入时间间隔变量，时间变量设置模块将时间间隔变量输出给时间控制模块；
步骤402：时间控制模块接收时间间隔变量；
步骤403：时间控制模块启动计时，并在计时时间与时间间隔变量相等时向主控单元发出时间报告信号；
步骤404：主控单元收到时间报告信号后控制PLC控制模块增加电流；
步骤405：PLC控制模块增加还原炉电流的强度。
优选地，所述还原炉电流强度的增量为1A。
优选地，在所述步骤405之后还有：
步骤406：时间控制模块判断时间变量设置模块有无输出时间间隔变量：若有，则重新顺序执行步骤402至步骤406；若无，则重新顺序执行步骤403至步骤406。
优选地，所述步骤403与步骤404之间，所述还包括步骤701：主控单元判断是否收到收到手动模式切换信号，当主控单元接收到手动模式切换信号时停止工作。
优选地，所述步骤701之后，所述还包括步骤801：主控模块判断用户编程设置的还原炉电流强度的增量超过其预设的数值范围时，若超过，主控单元停止工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、实现电流自动控制，提升工作效率，降低工作强度，改善人力成本。
之前手动增加电流，以每班4人操作16台还原炉电流控制，每班需要500min，劳动强度80%；采用本发明后，以每班3人操作16台还原炉电流控制，每班只需14min，劳动强度降低到60%。
2、实现作业规范化，减少操作异常，从而提升产能，降低成本。
由于人工控制电流模式，作业强度大，容易出现操作异常导致电流不均匀，从而引起硅棒在生长过程中热场不均，硅棒热场变化很快，造成硅棒裂棒、熔硅，温度夹层，停炉倒炉等现象，严重影响生产。目前还原炉异常停炉达25%~30%，以每次异常停炉损失产能5%计算，整体产能损失达12%~15%。
本发明的控制电路及方法实现了还原炉电流自动化控制，不但可以保证电流变化均匀，而且可以保证三相电流的一致性，从而保证了硅棒热场变化平稳和硅棒热场分布均匀，可大量减少硅棒裂棒、熔硅，温度夹层，停炉倒炉等异常停炉现象。以公司设计产能3000T估计每年可增加硅棒产出150~180T，经济效益十分明显。
见图2、3，从图中两种模式控制下的电流变化曲线看，无论是在电流变化的平稳度上还是在三相电流的一致性上本发明的自动控制模式的效果都比人工控制电流模式好很多。
3、采用本发明的控制电路及方法可根据已设定的时间周期值（根据工艺要求，时间单位为S）实现还原炉电流值的自动控制，而且操作人员可根据实际生产情况进行手动和自动之间的相互转换来满足工艺控制要求，具有控制灵活的优点。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明中还原炉自动加电流控制电路原理框图。
图2是采用本发明后电流与电压变化曲线图。
图3工人控制电流与电压变化曲线图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1，本发明公开的一种还原炉自动加电流控制电路，包括PLC控制模块、主控模块、时间控制模块、时间变量设置模块；
所述PLC控制模块为控制电流柜的终端处理器，由PLC控制电路实现，直接控制电流柜一定强度的还原炉电流。
所述时间变量设置模块可以由计算机或者单片机实现，用于接收用户设置的自动加电流的时间间隔变量，其设置方式可以以键盘输入或者写单片机寄存器的方式实现，用户录入时间间隔变量后，时间变量设置模块将时间间隔变量输出给时间控制模块。
所述时间控制模块由定时器实现，用于计时并在其计时时间等于时间间隔变量时向主控模块发出时间报告信号；
主控模块可以由微处理器芯片实现，用于接收所述时间控制模块输出的时间报告信号并向PLC控制模块输出加电流指令。
作为一种具体实施方式，还原炉自动加电流控制电路还包括手动/自动模式切换开关，所述手动/自动模块切换开关的开关信号输出端与主控模块的开关信号接收端连接，具体是与实现主控模块功能的微处理器芯片的一个通用IO口连接。开关信号高电平代表手动模式切换信号，低电平代表自动模式切换信号，反之亦然。
本发明公开的一种还原炉自动加电流控制方法，包括：
步骤1：用户根据需要向时间变量设置模块输入时间间隔变量，时间变量设置模块将时间间隔变量输出给时间控制模块；
步骤2：时间控制模块接收时间间隔变量；
步骤3：时间控制模块启动计时，并在计时时间与时间间隔变量相等时向主控单元发出时间报告信号；
步骤4：主控单元收到时间报告信号后控制PLC控制模块增加电流；
步骤5：PLC控制模块增加还原炉电流的强度。
作为上述控制方法的一种优选实施方式，可以循环执行上述步骤，以进一步实现自动加电流控制，具体方法为在所述步骤 5之后增加步骤 6：时间控制模块判断时间变量设置模块有无输出时间间隔变量：若有，则重新顺序执行步骤 2至步骤 6；若无，则重新顺序执行步骤 3至步骤 6。
上述控制方法中，时间间隔变量与还原炉电流强度的增量均由用户根据工艺要求决定，其中还原炉电流强度的增量通过对主控模块编程设定，优选的还原炉电流强度的增量为1A。
在还原炉自动加电流控制电路运行时，具体而言，是在步骤3至4之间增加以下步骤，即步骤1.1：一旦主控模块接收到手动/自动模块切换开关输出的手动模式切换信号后便停止工作。此后，还原炉加电流工作由人工控制。
由于还原炉电流强度的增量通过对主控模块编程设定，为了避免工作人员违规操作，在上述步骤1.1之后增加步骤1.2，若果主控模块发现用户编程设置的还原炉电流强度的增量超过其预设的数值范围时，主控单元也将停止工作，从而保证了系统工作的可靠性。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种还原炉自动加电流控制电路，包括PLC控制模块，所述PLC控制模块用于控制还原炉电流的强度；其特征在于，还包括主控模块、时间控制模块、时间变量设置模块；
所述时间变量设置模块用于设置自动加电流的时间间隔变量，并将时间间隔变量输出给时间控制模块；
所述时间控制模块用于计时并在其计时时间等于时间间隔变量时向主控模块发出时间报告信号；
主控模块用于接收所述时间控制模块输出的时间报告信号并向PLC控制模块输出加电流指令及电流强度的增量。
2.根据权利要求1所述的一种还原炉自动加电流控制电路，其特征在于，还包括手动/自动模式切换开关，所述手动/自动模块切换开关的开关信号输出端与主控模块的开关信号接收端连接。
3.根据权利要求1所述的一种还原炉自动加电流控制电路，其特征在于，还原炉电流强度的增量是通过对主控模块编程设置的。
4.基于权利要求1或2或3所述的一种还原炉自动加电流控制电流的控制方法，其特征在于，包括：
步骤401：用户根据需要向时间变量设置模块输入时间间隔变量，时间变量设置模块将时间间隔变量输出给时间控制模块；
步骤402：时间控制模块接收时间间隔变量；
步骤403：时间控制模块启动计时，并在计时时间与时间间隔变量相等时向主控单元发出时间报告信号；
步骤404：主控单元收到时间报告信号后控制PLC控制模块增加电流；
步骤405：PLC控制模块增加还原炉电流的强度。
5.根据权利要求4所述的一种还原炉自动加电流控制方法，其特征在于，所述还原炉电流强度的增量为1A。
6.根据权利要求4所述的一种还原炉自动加电流控制方法，其特征在于，在所述步骤405之后还有：
步骤406：时间控制模块判断时间变量设置模块有无输出时间间隔变量：若有，则重新顺序执行步骤402至步骤406；若无，则重新顺序执行步骤403至步骤406。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的一种还原炉自动加电流控制方法，其特征在于，所述步骤403与步骤404之间，所述还包括步骤701：主控单元判断是否收到收到手动模式切换信号，当主控单元接收到手动模式切换信号时停止工作。
8.根据权利要求7所述的还原炉自动加电流控制方法，其特征在于，所述步骤701之后，所述还包括步骤801：主控模块判断用户编程设置的还原炉电流强度的增量超过其预设的数值范围时，若超过，主控单元停止工作。
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