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论文题目：多晶硅还原炉温度开环控制在HONEYWELL -TPS系统上的创新运用 姓 名： 牛 国 刚 身份证号： 632122197510310418 所在单位： 四川瑞能硅材料有限公司 编写时间： 2016年12月12日

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多晶硅还原炉温度开环控制在HONEYWELL

-TPS系统上的创新运用

引言

多晶硅材料是太阳能电池组件中光电转换的重要材料，1955年，德国西门子开发出以H2与高纯SiHCl3，在加热到1100℃的硅芯 上沉积多晶硅的生产工艺;1957年，这种多晶硅生产工艺开始应用于工业化生产，被外界称为“西门子法”。改良西门子法是在传统的西门子工艺的基础上，同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中伴随产生的大量H2、HCI、SiCI4等副产物以及大量副产热能的配套工艺。目前世界上绝大部分厂家均采用改良西门子法生产多晶硅。

还原炉是生产多晶硅材料的重要设备，而还原炉炉内温度控制是整个还原沉积过程重要的参数，温度控制的精度直接影响太阳能级“硅(Si)”材料的生产安全、沉积效率、成品质量等因素。多晶硅产能3000T/a工控DCS系统选用Honeywell（霍尼韦尔）－TPS系统，TPS系统能够实现生产过程中的时时数据及过程控制，工艺操作员根据TPS系统温度一次仪表的检测数据来给AEG电控系统的电流值完成对还原炉温度的控制。还原炉温度控制需要工艺操作员根据炉内测量温度调节还原炉电控电流。这种时时调整工艺控制参数的监控模式不但工作量大，而且控制过程中容易出现因人为因素造成的设备故障、质量问题及产能异常。 一、多晶硅还原炉温度控制方案

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为提高工艺的运行稳定与生产效率，提出对现有TPS系统进行技术改造来实现还原炉温度自动化控制方案。

方案一：闭环控制方案。通过测控一次测量仪表（红外线温度计、H2流量计、TCS流量计）、扩展TPS系统LCN网络硬件AM模块（应用模块）与系统AMO软件（应用软件）来完成用户的高级算法、控制策略与监控操作软件来实现还原炉温度PID闭环控制。闭环控制对温度一次仪表测量精度与测量环境条件要求极高，现有的红外线高温仪表测量值精度与还原炉测量窗口条件是造成PID控制系统稳定性及安全性下降而无法实现闭环控制的原因，而改造所需的TPS系统扩展设备、红外线高温仪表投资成本过高、测量条件维护困难等因素的限制 导致无法实现闭环控制方案。

方案二：开环控制方案。通过编写LC控制程序结合TPS系统硬软件配置来实现还原炉温度自动化控制的目的，LC程序的兼容性与稳定性完全可以实现对AEG电控系统的控制，因此可在CL语言程序的基础上设计编写还原炉温度开环控制程序。此方案无需扩展硬件与软件所需费用，由CL控制程序结合测控仪表对每台还原炉工艺控制参数进行运行分析，设计电流给定时间周期值（s），按照每台装置的运行周期，总运行时间除以总加载电流、功率平均后的数值，由CL执行程序向AEG还原炉电控器定时赋值。为便于操作人员根据工艺运行状态进行人为调控，可设置手动与自动两种模式来满足还原炉温度控制要求。

二、CL执行程序架构设计

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