CN116680127A - 一种多晶硅算控系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种多晶硅算控系统，涉及化工流程控制的技术领域，其中，算控系统包括：N个第一设备和控制子系统，所述N个第一设备均与所述控制子系统连接，所述N个第一设备包括1个第一主机设备和N‑1个第一备机设备，N为大于1的整数；其中，每一所述第一设备用于根据多晶硅产线的监控数据计算所述多晶硅产线的运行数据；所述控制子系统用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成控制指令，所述控制指令用于操控所述多晶硅产线的第一运行状态。本公开通过1个第一主机设备和N‑1个第一备机设备的冗余设置，以确保算控系统中负责将监控数据计算为运行数据的设备的可靠性，保障算控系统的平稳可靠运行，提升算控系统的系统稳定性。
Description
技术领域
本公开涉及化工流程控制的技术领域，具体涉及一种多晶硅算控系统。
背景技术
还原炉是多晶硅制备工艺的核心装置，还原炉在生产过程中的炉内环境涉及的变量繁多、变量间的耦合性强、变量控制的滞后性强、变量间交互的机理复杂，这使得还原炉的调控难度较大。
目前，相关技术主要依赖分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)的自动操控手段来管理还原炉，应用中发现，由于还原炉的实际工况环境较为恶劣，导致DCS出现故障停机的概率较高，也就是说，现有的应用于多晶硅生产车间中的DCS的系统稳定性较差。
发明内容
本公开目的在于提供一种多晶硅算控系统，用于解决现有的应用于多晶硅生产车间中的DCS的系统稳定性差的技术问题。
本公开实施例提供一种多晶硅算控系统，包括：
N个第一设备和控制子系统，所述N个第一设备均与所述控制子系统连接，所述N个第一设备包括1个第一主机设备和N-1个第一备机设备，N为大于1的整数；
其中，每一所述第一设备用于根据多晶硅产线的监控数据计算所述多晶硅产线的运行数据；所述控制子系统用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成控制指令，所述控制指令用于操控所述多晶硅产线的第一运行状态。
在一个实施例中，所述控制子系统包括：
M个第二设备和服务器，所述M个第二设备均与所述N个第一设备构成的运算网络连接，且所述M个第二设备均与所述服务器连接，所述M个第二设备包括1个第二主机设备和M-1个第二备机设备，M为大于1的整数；
其中，每一所述第二设备用于接收所述第一主机设备计算获得的所述运行数据；所述第二主机设备用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成所述控制指令，并将所述控制指令发送至所述服务器中进行存储。
在一个实施例中，所述第二设备上部署有协议转换模块，所述协议转换模块用于执行第一传输协议和第二传输协议之间的数据转换，其中，所述第一传输协议为所述第一设备对应的数据传输协议，所述第二传输协议为所述服务器对应的数据传输协议。
在一个实施例中，所述第一设备上部署有第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块用于处理所述监控数据中的动态子数据，所述第二数据处理模块用于处理所述监控数据中的静态子数据，其中，所述动态子数据为所述监控数据中关联所述多晶硅产线的第一运行状态的数据部分，所述静态子数据为所述监控数据中除所述动态子数据外的其他数据部分。
在一个实施例中，所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块共享所述第一设备的内存。
在一个实施例中，所述第一设备还包括用于连接所述控制子系统的目标接口，其中，所述目标接口模块包括USB接口、串行接口、CAN接口、VGA接口、BASE-T接口中的至少一种。
在一个实施例中，所述控制子系统还用于获取所述N个第一设备中每个第一设备的第二运行状态，所述第二运行状态用于指示对应的所述第一设备是否存在故障。
在一个实施例中，所述控制子系统还用于：
在所述第一主机设备的第二运行状态指示所述第一主机设备存在故障的情况下，将所述第一主机设备确定为故障设备，并将一个所述第一备机设备切换为新的第一主机设备；
显示所述故障设备的故障信息。
在一个实施例中，所述显示所述故障设备的故障信息之后，所述控制子系统还用于：
在接收到对应所述故障设备的故障修复信息的情况下，将所述故障设备切换为预备机设备，所述预备机设备不接收所述监控数据；
获取所述预备机设备的故障时间；
在预设同步程序将所述监控数据中对应所述故障时间的数据部分通过预设程序同步至所述预备机设备中的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
在一个实施例中，所述获取所述预备机设备的故障时间之后，所述控制子系统还用于：
在所述预设同步程序执行失败，且接收到人工同步成功指令的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
在本公开实施例中，通过1个第一主机设备和N-1个第一备机设备的冗余设置，以确保算控系统中负责将监控数据计算为运行数据的设备的可靠性，避免设备故障等不可抗因素带来的系统干扰，保障算控系统的平稳可靠运行，提升算控系统的系统稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种多晶硅算控系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种用于还原炉生产控制的优化控制系统的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种工智机主备切换的流程图。
附图标记：101、第一设备；102、控制子系统。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开实施例提供一种多晶硅算控系统，如图1所示，所述系统包括：
N个第一设备101和控制子系统102，所述N个第一设备101均与所述控制子系统102连接，所述N个第一设备101包括1个第一主机设备和N-1个第一备机设备，N为大于1的整数；
其中，每一所述第一设备101用于根据多晶硅产线的监控数据计算所述多晶硅产线的运行数据；所述控制子系统102用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成控制指令，所述控制指令用于操控所述多晶硅产线的第一运行状态。
其中，上述多晶硅产线包括阵列设置的多个多晶硅还原炉以及设置于每一多晶硅还原炉上的料控组件，所述料控组件控制所述多晶硅还原炉的启停以及多晶硅还原炉的原料的输入量，上述料控组件还用于将多晶硅还原炉的原料在每一时刻的输入量和/或输入增量作为监控数据上报至所述N个第一设备101，上述多晶硅还原炉的原料包括但不限于：氢气、三氯氢硅、电流、电压。
需要说明的是，上述N个第一设备101共同组成一套运算网络，以负责一条多晶硅产线的监控数据的计算转换工作，实际中，本公开所述多晶硅算控系统可以连接两条或两条以上的多晶硅产线，此时，每一条多晶硅产线均对应配置有一套前述运算网络。
示例性的，所述第一设备101可以为具备强运算能力的工智机，所述工智机包括处理器、诊断报文1(Diagnostic Message 1，DM1)模块、内存、AI芯片等。
该示例中，上述工智机还包括可以散热模块，所述散热模块具体为散热风扇，所述散热风扇的工作温度范围为零下40度至60度。
本公开中，N个第一设备101互为主备冗余，应用中可随机确定N个第一设备101的某一第一设备101为第一主机设备，而将剩余的N-1个第一设备101确定为第一备机设备。
在算控系统工作时，第一主机设备和N-1个第一备机设备均接收对应多晶硅产线的监控数据，并相应计算该多晶硅产线的运行数据；这其中，第一主机设备用于将计算得到的运行数据上报给控制子系统102。
由于第一主机设备和第一备机设备均接收相同的监控数据并进行计算，因此，在第一主机设备和第一备机设备均正常的情况下，可相应省去第一主机设备和第一备机设备之间的数据同步工作，避免数据同步时因数据丢失造成的同步异常，保障第一主机设备和第一备机设备所共同构成的运算网络的数据可靠性。
在一示例中，控制子系统102监控N个第一设备101的运行状态，并在第一主机设备的运行状态指示第一主机设备出现故障的情况下，在N-1个第一备机设备中随机指定一个第一备机设备为第一目标设备，并将第一目标设备切换为新的第一主机设备。
在另一示例中，N-1个第一备机设备监控第一主机设备的运行状态，并在第一主机的运行状态指示第一主机设备出现故障的情况下，基于预设主备切换信息在N-1个第一备机设备中确定一个第一备机设备为第一目标设备，并将第一目标设备切换为新的第一主机设备，其中，预设主备切换信息有N-1个第一备机设备的切换优先级，在当前的第一主机设备故障的情况下，切换优先级的第一备机设备会被确定为所述第一目标设备。
在本公开中，通过1个第一主机设备和N-1个第一备机设备的冗余设置，以确保算控系统中负责将监控数据计算为运行数据的设备的可靠性，避免设备故障等不可抗因素带来的系统干扰，保障算控系统的平稳可靠运行，提升算控系统的系统稳定性。
在一个实施例中，所述控制子系统102包括：
M个第二设备和服务器，所述M个第二设备均与所述N个第一设备101构成的运算网络连接，且所述M个第二设备均与所述服务器连接，所述M个第二设备包括1个第二主机设备和M-1个第二备机设备，M为大于1的整数；
其中，每一所述第二设备用于接收所述第一主机设备计算获得的所述运行数据；所述第二主机设备用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成所述控制指令，并将所述控制指令发送至所述服务器中进行存储。
该实施例中，通过1个第二主机设备和M-1个第二备机设备的冗余设置，以确保算控系统中负责控制逻辑的设备的可靠性，避免设备故障等不可抗因素带来的系统干扰，保障算控系统的平稳可靠运行，提升算控系统的系统稳定性。
示例性的，上述第二设备可以为用于过程控制的OLE(OLE for Process Control，OPC)设备，上述服务器可以为DCS服务器，且设置不同第二设备位于不同的局域网内，以避免远程OPC服务的波动，进一步提升算控系统的数据传输稳定性。
在一个实施例中，所述第二设备上部署有协议转换模块，所述协议转换模块用于执行第一传输协议和第二传输协议之间的数据转换，其中，所述第一传输协议为所述第一设备101对应的数据传输协议，所述第二传输协议为所述服务器对应的数据传输协议。
该实施例中，通过协议转换模块的部署，将远程OPC服务转换为本地OPC服务器，以便利第一设备101以及第二设备的参数配置，保障第一设备101和服务器之间的通讯稳定性。
具体的，上述协议转换模块可以为OPC2MODBUS协议转换插件，以将OPCDA的数据格式转换为modbusTCP的数据格式，其中，OPCDA的数据格式为所述服务器采用的数据格式，modbusTCP的数据格式为第一设备101采用的数据格式。
在一个实施例中，所述第一设备101上部署有第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块用于处理所述监控数据中的动态子数据，所述第二数据处理模块用于处理所述监控数据中的静态子数据，其中，所述动态子数据为所述监控数据中关联所述多晶硅产线的第一运行状态的数据部分，所述静态子数据为所述监控数据中除所述动态子数据外的其他数据部分。
该实施例中，通过设置第一数据处理模块和第二数据处理模块，以分别处理监控数据中的动态子数据和静态子数据，降低第一设备101运算时的计算复杂度，提升所述运行数据的计算效率，进而提升算控系统整体的调控效率。
示例性的，上述动态子数据可以为用于实施所述多晶硅产线的PID控制的数据，例如：氢气实时输入量、三氯氢硅实时输入量、实时电流值、实时电压值等。
上述静态子数据可以为不需实时操作反馈的数据，例如：氢气在每一时刻的预设输入量、三氯氢硅在每一时刻的预设量，反应炉的编号等。
在一个实施例中，所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块共享所述第一设备101的内存。
该实施例中，设置第一数据处理模块和第二数据处理模块共享第一设备101的内存，可以提升第一数据处理模块和第二数据处理模块之间的交互效率，进而提升所述运行数据的计算效率。
在一个实施例中，所述第一设备101还包括用于连接所述控制子系统102的目标接口，其中，所述目标接口模块包括USB接口、串行接口、CAN接口、VGA接口、BASE-T接口中的至少一种。
该实施例中，通过上述接口的设置，使得第一设备101在实际应用中得以适配不同场景需求下的特定接口，以增强第一设备101在复杂场景下的适用性，提升本公开所述算控系统在实际应用中的泛用性。
示例性的，上述第一设备101的接口可以包括IO接口、2x100/1000BASE-T(X)、1xVGA、4x USB3.0、1x RS232/422/485、1x CAN、1x CFast，同时支持4个M.2扩展、1x RS485/RS422扩展，以匹配不同场景下的数据传输需求。
在一个实施例中，所述控制子系统102还用于获取所述N个第一设备101中每个第一设备101的第二运行状态，所述第二运行状态用于指示对应的所述第一设备101是否存在故障。
该实施例中，控制子系统102通过获取所述N个第一设备101中每个第一设备101的第二运行状态，以确定N个第一设备101中每一第一设备101是否正常运行，以实现对N个第一设备101的监控管理，避免故障设备干扰算控系统的平稳运行。
在一个实施例中，所述控制子系统102还用于：
在所述第一主机设备的第二运行状态指示所述第一主机设备存在故障的情况下，将所述第一主机设备确定为故障设备，并将一个所述第一备机设备切换为新的第一主机设备；
显示所述故障设备的故障信息。
该实施例中，当控制子系统102基于第一主机设备的第二运行状态识别到第一主机设备存在故障的情况下，通过及时进行主备切换的方式，以保障运算系统在运算侧的数据稳定，同时通过显示故障设备的故障信息，以通知相关运维人员对故障设备进行及时维护，延长故障设备的使用寿命。
需要说明的是，上述故障信息除了可以指示故障设备的设备编号以及所在位置外，还可以对故障设备的故障原因进行相应指示，以简化运维人员的故障定位难度，提升故障设备的故障排查效率，其中，可通过在控制子系统102中构建关联第一设备101故障维护内容的知识图谱，以根据所述知识图谱来确定故障设备的故障原因。
在一个实施例中，所述显示所述故障设备的故障信息之后，所述控制子系统102还用于：
在接收到对应所述故障设备的故障修复信息的情况下，将所述故障设备切换为预备机设备，所述预备机设备不接收所述监控数据；
获取所述预备机设备的故障时间；
在预设同步程序将所述监控数据中对应所述故障时间的数据部分通过预设程序同步至所述预备机设备中的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
该实施例中，考虑到故障设备在故障阶段无法接入N个第一设备101构成的运算网络，因此，当故障设备维修成功后，先将维修好的故障设备切换为预备机设备，并相应获取预备机设备的故障时间，随后根据预设同步程序将监控数据中对应所述故障时间的数据部分同步至预备机设备中，待程序执行成功后，再将预备机设备切换为新的第一备机设备，以避免维修好的故障设备在未进行数据同步的情况下混入前述运算网络，以确保运算网络计算的运行数据的可靠性。
其中，故障时间的起始时刻可理解为原有的第一主机设备被切换为故障设备的时刻，故障时间的结束时刻可理解为故障设备被切换为预备机设备的时刻。
在一个实施例中，所述获取所述预备机设备的故障时间之后，所述控制子系统102还用于：
在所述预设同步程序执行失败，且接收到人工同步成功指令的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
该实施例中，针对预设同步程序执行失败的情况下，通过额外增设人工干预的步骤，以使得系统运维人员可利用手动数据同步的方式完成预备机设备的数据同步工作，降低预设同步程序在执行失败后重复执行并反复失败导致的时间耗损，缩短故障设备切换为新的第一备机设备的耗时，提升算控系统的整体稳定性。
具体的，在预设同步程序第一次执行失败的情况下，所述控制子系统102可以显示人工同步协助信息，以使系统运维人员基于该人工同步协助信息及时完成预备机设备的数据同步操作。
为方便理解，示例说明如下：
图2示出了一种用于还原炉生产控制的优化控制系统，所述优化控制系统包括现场分布式控制系统(DCS服务器)与两台OPC服务器，DCS服务器和OPC服务器通过控制网共享数据，两台OPC服务器分别接入独立的局域网中，且通过交换机与工智机组网相连，工智机组网包括三组工智机，每组工智机监控一条多晶硅产线，每组工智机包括2台工智机设备，同组内的2台工智机设备互为主备。
如图3所示，同组内的2台工智机的主备切换流程可以为：
其中1台工智机执行采集、计算、输出过程，作为主机；另1台工智机执行采集、计算过程但不输出，作为备机。
当主机由于故障原因而不能正常工作时，由备机执行替代主机的工作，以维持系统整体的平稳可靠运行，其中，对主机是否故障的监控，可以由备机完成，也可以由OPC服务器完成。
具体的，当作为主机的工智机设备1出现故障后，在优化控制系统内会将该工智机设备1切换为故障机，将之前作为备机的工智机设备2切换为单机(主机的另一种角色表示，但指示当前系统仅存在作为主机的工智机设备，缺失作为备机的工智机设备)；
随后，优化控制系统会生成维修工单，待相关维修设备或维修人员基于所述维修工单完成对前述工智机设备1的维修后，在优化控制系统内则将该工智机设备1切换为预设机，以等待工智机设备2的数据同步。
在工智机设备1切换为预设机之后，优化控制系统会启动工智机设备2和工智机设备1之间的数据同步，以对工智机设备1在故障期间缺失的数据进行补充，待同步完成后，工智机设备1由预设机切换为备机，工智机设备2由单机切换为主机。
但需说明的是，在工智机设备2和工智机设备1之间的数据自动同步失败的情况下，可以通过人工干预的方式进行数据同步，以保障工智机设备1由预设机顺利切换为备机，进而保障优化控制系统的主机和备机同时运作，维持优化控制系统整体的稳定性。
另外，为便于优化控制系统中设置于多晶硅生产车间的设备的参数配置，保障各个设备之间通讯稳定，可以在OPC服务器内配置OPC2MODBUS协议转换插件，将OPCDA数据源(对应DCS服务器)转换为modbusTCP(对应工智机)的数据源，将远程OPC通信转为本地OPC通信，避免通信异常导致的数据丢包问题，保障优化控制系统的通讯稳定性。
其中，OPC服务器内设置由双操作架构，其分别为实时架构和非实时架构，且实时架构和非实时架构共享内存，以提升整体的通讯效率；
具体的，前述实时架构的数据处理效率高于DCS服务器的数据处理效率能通过和DCS服务器进行一致性协调，以配合完成多晶硅还原炉的生产数据的下发控制。
前述实时架构主要处理对应多晶硅反应炉的PID控制逻辑等需要实时操作反馈的数据；而非实时架构主要处理不需要实时反馈的数据(如预设数值、数据库日志数据等)。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多晶硅算控系统，其特征在于，所述系统包括：N个第一设备和控制子系统，所述N个第一设备均与所述控制子系统连接，所述N个第一设备包括1个第一主机设备和N-1个第一备机设备，N为大于1的整数；
其中，每一所述第一设备用于根据多晶硅产线的监控数据计算所述多晶硅产线的运行数据；所述控制子系统用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成控制指令，所述控制指令用于操控所述多晶硅产线的第一运行状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制子系统包括：
M个第二设备和服务器，所述M个第二设备均与所述N个第一设备构成的运算网络连接，且所述M个第二设备均与所述服务器连接，所述M个第二设备包括1个第二主机设备和M-1个第二备机设备，M为大于1的整数；
其中，每一所述第二设备用于接收所述第一主机设备计算获得的所述运行数据；所述第二主机设备用于根据所述第一主机设备计算获得的所述运行数据生成所述控制指令，并将所述控制指令发送至所述服务器中进行存储。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二设备上部署有协议转换模块，所述协议转换模块用于执行第一传输协议和第二传输协议之间的数据转换，其中，所述第一传输协议为所述第一设备对应的数据传输协议，所述第二传输协议为所述服务器对应的数据传输协议。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一设备上部署有第一数据处理模块和第二数据处理模块，所述第一数据处理模块用于处理所述监控数据中的动态子数据，所述第二数据处理模块用于处理所述监控数据中的静态子数据，其中，所述动态子数据为所述监控数据中关联所述多晶硅产线的第一运行状态的数据部分，所述静态子数据为所述监控数据中除所述动态子数据外的其他数据部分。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一数据处理模块和所述第二数据处理模块共享所述第一设备的内存。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一设备还包括用于连接所述控制子系统的目标接口，其中，所述目标接口模块包括USB接口、串行接口、CAN接口、VGA接口、BASE-T接口中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制子系统还用于获取所述N个第一设备中每个第一设备的第二运行状态，所述第二运行状态用于指示对应的所述第一设备是否存在故障。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制子系统还用于：
在所述第一主机设备的第二运行状态指示所述第一主机设备存在故障的情况下，将所述第一主机设备确定为故障设备，并将一个所述第一备机设备切换为新的第一主机设备；
显示所述故障设备的故障信息。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述显示所述故障设备的故障信息之后，所述控制子系统还用于：
在接收到对应所述故障设备的故障修复信息的情况下，将所述故障设备切换为预备机设备，所述预备机设备不接收所述监控数据；
获取所述预备机设备的故障时间；
在预设同步程序将所述监控数据中对应所述故障时间的数据部分通过预设程序同步至所述预备机设备中的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述获取所述预备机设备的故障时间之后，所述控制子系统还用于：
在所述预设同步程序执行失败，且接收到人工同步成功指令的情况下，将所述预备机设备切换为新的第一备机设备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310661874.0A CN116680127A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种多晶硅算控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310661874.0A CN116680127A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种多晶硅算控系统 |
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| CN116680127A true CN116680127A (zh) | 2023-09-01 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310661874.0A Pending CN116680127A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种多晶硅算控系统 |
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