CN103757694A - 多晶硅铸锭炉的控制方法及其控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种多晶硅铸锭炉的控制系统及其控制方法，所述控制系统包括用以测量多晶硅铸锭炉温度的热电偶、用以调用运行配方的工控机、用以调整多晶硅铸锭炉温度的加热器、以及与所述热电偶并联的短路开关。本发明的有益效果是：当所述热电偶断路时，闭合所述短路开关，即使热电偶断路时也能够采取措施恢复多晶硅铸锭炉的运行，从而提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及多晶硅铸锭生产技术领域，尤其涉及一种多晶硅铸锭炉的控制方法及其控制系统。
背景技术
硅是光伏产业中最重要的一种材料，多晶硅铸锭炉是一种专业的硅重熔设备，用于生产大量合格的太阳能用多晶硅锭，在生产过程中，需将多晶硅完全熔化后再结晶成方锭。
请参图1所示，图1揭示了现有技术中多晶硅铸锭炉的控制系统，其包括用以测量多晶硅铸锭炉温度的热电偶、用以调用运行配方的工控机、以及用以调整多晶硅铸锭炉温度的加热器。
然而，由于热电偶是一种耗材,随着时间的推移，热电偶受到高温和环境的影响随时有可能发生断路。一旦热电偶断路, 其就无法测试温度，也就无法得知炉内温度，从而停止加热器对多晶硅铸锭炉的加热，最终使多晶硅铸锭炉停止运行。显然，这不利于提高生产效率。
因此，确有必要研发出一种新型的多晶硅铸锭炉的控制方法及其控制系统来解决当热电偶断路后，也能够实现对多晶硅铸锭炉的控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种当热电偶断路后也能够实现对多晶硅铸锭炉进行控制的多晶硅铸锭炉的控制方法及其控制系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种多晶硅铸锭炉的控制方法，其包括如下步骤：
（a）按照预先设定的运行配方运行控制系统，从而启动多晶硅铸锭炉；
（b）检测用以测量所述多晶硅铸锭炉内的温度的热电偶是否断路，如果未断路，则执行步骤（c）；如果断路，则执行步骤（d）；
（c）通过所述热电偶所测量的温度，反馈调节所述多晶硅铸锭炉的加热器的加热功率以实现温度控制；
所述步骤（d）包括如下子步骤：
（d1）将与所述热电偶并联的短路开关闭合，给所述控制系统一个短路信号；
（d2）所述控制系统在得到该短路信号后，调用所述运行配方，查找到所述热电偶断路时所对应的步骤，并接着该步骤按照所述运行配方继续运行；
（d3）以功率控制的模式进行温度控制。
作为本发明进一步改进的技术方案，在子步骤（d1）中，人为地将所述短路开关闭合或者所述控制系统自动闭合所述短路开关。
作为本发明进一步改进的技术方案，在子步骤（d2）中，通过工控机人为地调用所述运行配方或者所述控制系统自动调用所述运行配方。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述运行配方指的是每一步所对应的运行时间以及功率值。
作为本发明进一步改进的技术方案，每一步所对应的运行时间是相同的。
作为本发明进一步改进的技术方案，每一步所对应的运行时间均为一分钟。
作为本发明进一步改进的技术方案，在子步骤（d2）中，所述热电偶断路时所对应的步骤根据所述控制系统已经运行的时间获得。
作为本发明进一步改进的技术方案，在子步骤（d2）中，当所述热电偶断路后，所述多晶硅铸锭炉停止运行；在子步骤（d3）之后，所述多晶硅铸锭炉从新运行。
本发明还提供了一种多晶硅铸锭炉的控制系统，其包括用以测量多晶硅铸锭炉温度的热电偶、用以调用运行配方的工控机、用以调整多晶硅铸锭炉温度的加热器、以及与所述热电偶并联的短路开关。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述控制系统按照上述的控制方法进行工作。
与现有技术相比，本发明在所述热电偶上并联了一个短路开关，当所述热电偶断路时，闭合所述短路开关，即使热电偶断路时也能够采取措施恢复多晶硅铸锭炉的运行，同时还能保证对炉内温度的控制。
附图说明
图1是现有的多晶硅铸锭炉的控制系统的组成示意图。
图2是本发明多晶硅铸锭炉的控制系统的组成示意图。
图3是本发明多晶硅铸锭炉的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
请参图2所示，本发明揭示了一种多晶硅铸锭炉的控制系统，其包括用以测量多晶硅铸锭炉温度的热电偶1、用以调用运行配方的工控机2、用以调整多晶硅铸锭炉温度的加热器3、以及与所述热电偶1并联的短路开关4。正常情况下是通过所述热电偶1测量的多晶硅铸锭炉内的温度（以下简称“炉内温度”）来反馈调节所述加热器3的加热功率，从而达到对炉内温度的精确控制。
请参图3所示，以下就本发明多晶硅铸锭炉的控制方法进行描述。
（a）按照预先设定的运行配方运行控制系统，从而启动多晶硅铸锭炉；
（b）检测用以测量所述多晶硅铸锭炉温度的热电偶1是否断路，如果未断路，则执行步骤（c）；如果断路，则执行步骤（d）；
（c）通过所述热电偶1所测量的温度，反馈调节加热器3的加热功率以实现温度控制；
所述步骤（d）包括如下子步骤：
（d1）将与所述热电偶1并联的短路开关4闭合，给所述控制系统一个短路信号；
（d2）所述控制系统在得到该短路信号后，调用所述运行配方，查找到所述热电偶1断路时所对应的步骤，并接着该步骤按照所述运行配方继续运行；
（d3）以功率控制的模式进行温度控制。
具体地，在步骤（a）中，本发明多晶硅铸锭炉的控制系统按照预先设定的运行配方进行一步一步的运行。其中所述运行配方指的是每一步所对应的运行时间以及功率值。在本发明的一种实施方式中，铸锭生产参数中的功率值以单位时间为一个步骤建立如下运行配方:
在正常的情况下，所述多晶硅铸锭炉的控制系统按照上述运行配方从步骤1至步骤n进行一步一步的运行。为了达到温度控制的精确性，上述相邻两步之间变化很小，类似于微积分的原理。由于运行配方对所属技术领域的技术人员是现有技术，在此不再赘述。
在本发明的一种实施方式中，每一步的运行时间是相同的（例如，一分钟）。如此设置，一方面借助所述工控机2就能够简单、明了地得出所述多晶硅铸锭炉的运行时间；另一方面也便于当热电偶1断路后，迅速找到从哪一步骤开始恢复（容后详述）。
在步骤（c）中，在正常的情况下，进入温度控制阶段后，一般是通过所述热电偶1测试炉内温度，反馈调节加热器3的加热功率，最终达到温度的精确控制。
在步骤（b）中，在异常的情况下，当热电偶1受到高温和环境的影响等发生断路时，多晶硅铸锭炉就会停止运行。所以需要解决的问题就是如何恢复所述多晶硅铸锭炉使其从新运行。
按照本发明的多晶硅铸锭炉的控制方法，此时恢复过程包括如子步骤（d1）~（d3）。其中，在子步骤（d1）中，由于所述热电偶1与所述短路开关4是并联的，所以即使所述热电偶1断开，只要闭合所述短路开关4， 仍然能够确保整个控制系统还是连通的。在本发明的一种实施方式中，在子步骤（d1）中，人为地将所述短路开关4闭合，以给控制系统一个短路信号。当然，在其他实施方式中，也可以实现自动闭合。
所述运行配方是事先就已经编制好的。在子步骤（d2）中，在所述控制系统得到该短路信号后，人为地调用所述运行配方（当然，在其他实施方式中，也可以实现自动调用）。例如，所述运行配方中每分钟对应一步，因此可以按照故障发生时（即所述热电偶1断路时）已经运行的时间直接换算成分钟，也就是对应的步骤。具体地，如果故障发生的时间点是5分钟的时候，那么就直接调整到步骤5；如果故障发生的时间点是1个小时的时候，那么就直接调整到步骤60。当调整到对应的步骤以后，就按照所述运行配方从该调整到的步骤开始继续往下运行。
由于替代热电偶信号的是短路开关4给的短路信号，所以控制系统会认为热电偶1是没有断开的，然而短路信号是不能用来测量温度的，即在子步骤（d3）中不能再用温度对加热器3进行控制了。为了解决上述问题，本发明是借助运行配方对加热器3的功率进行控制，按照之前运行的功率值数据编制出来的，即通过按照之前每一分钟的数据，以功率控制的模式进行最接近温度控制的模拟运行。在本发明的一个实施方式中，由于是每分钟一步，所以可以完全模拟出没有出现故障的上一个生产循环的炉内状况。
相较于现有技术，本发明多晶硅铸锭炉的控制系统在所述热电偶1上并联了一个短路开关4，当所述热电偶1断路时，闭合所述短路开关4。然后，调用所述运行配方，查找到故障发生时所对应的步骤，并接着该步骤按照所述运行配方继续运行。与此同时，将温度控制调整为功率控制。
综上所述，虽然热电偶1断路是一种随时可能发生的故障，但是采用本发明的控制系统及其控制方法，即使热电偶1断路时也能够采取措施恢复多晶硅铸锭炉的运行，同时还能保证对炉内温度的控制，具有非常大的应用前景。
需要说明的是：以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种多晶硅铸锭炉的控制方法，其包括如下步骤：
（a）按照预先设定的运行配方运行控制系统，启动多晶硅铸锭炉；
（b）检测用以测量所述多晶硅铸锭炉内的温度的热电偶是否断路，如果未断路，则执行步骤（c）；如果断路，则执行步骤（d）；
（c）通过所述热电偶所测量的温度，反馈调节所述多晶硅铸锭炉的加热器的加热功率以实现温度控制；
其特征在于：所述步骤（d）包括如下子步骤：
（d1）将与所述热电偶并联的短路开关闭合，给所述控制系统一个短路信号；
（d2）所述控制系统在得到该短路信号后，调用所述运行配方，查找到所述热电偶断路时所对应的步骤，并接着该步骤按照所述运行配方继续运行；
（d3）以功率控制的模式进行温度控制。
2.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：在子步骤（d1）中，人为地将所述短路开关闭合或者所述控制系统自动闭合所述短路开关。
3.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：在子步骤（d2）中，通过工控机人为地调用所述运行配方或者所述控制系统自动调用所述运行配方。
4.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：所述运行配方指的是每一步所对应的运行时间以及相应功率值。
5.如权利要求4所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：每一步所对应的运行时间是相同的。
6.如权利要求5所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：每一步所对应的运行时间均为一分钟。
7.如权利要求4所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：在子步骤（d2）中，所述热电偶断路时所对应的步骤根据所述控制系统已经运行的时间获得。
8.如权利要求1所述的多晶硅铸锭炉的控制方法，其特征在于：在子步骤（d2）中，当所述热电偶断路后，所述多晶硅铸锭炉停止运行；在子步骤（d3）之后，所述多晶硅铸锭炉从新运行。
9.一种多晶硅铸锭炉的控制系统，其包括用以测量多晶硅铸锭炉温度的热电偶、用以调用运行配方的工控机、以及用以调整多晶硅铸锭炉温度的加热器，其特征在于：所述控制系统还包括与所述热电偶并联的短路开关。
10.如权利要求9所述的多晶硅铸锭炉的控制系统，其特征在于：所述控制系统按照权利要求1至8中任意一项所述的控制方法进行工作。
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