專利名稱：還原爐自動(dòng)加電流控制電路及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅冶煉領(lǐng)域，尤其是一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路與方法。
背景技術(shù)：
目前，在硅冶煉行業(yè)中，還原爐電流控制普遍由人工操作實(shí)現(xiàn)。人工操作模式不但工作量大，而且操作過程中容易出現(xiàn)因人為因素造成電流波動(dòng)而導(dǎo)致異常停爐的情況，影響生產(chǎn)效率?，F(xiàn)有技術(shù)中還有一種還原爐電流自動(dòng)控制技術(shù)，即TPS (全場(chǎng)一體化解決方案)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用溫度閉環(huán)反饋回路控制模式，需要在LCN (局域控制網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)增加AM (應(yīng)用模件)以完成用戶的高級(jí)算法及控制策略，而且還需得到AMO (應(yīng)用模件操作系統(tǒng))在線操作屬性軟件的支持，硬/軟投入成本高，同時(shí)也給課題組成員提出了挑戰(zhàn)，尤其是現(xiàn)場(chǎng)儀表如紅外線高溫溫度計(jì)，H2流量計(jì)、TCS流量計(jì)的準(zhǔn)確性造成TPS系統(tǒng)中PID自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性下降，影響整個(gè)自動(dòng)控制效果，TPS系統(tǒng)還存在控制不靈活的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種控制精度更高的還原爐加電流開環(huán)控制電路及方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路，包括PLC控制模塊、主控模塊、時(shí)間控制模塊、時(shí)間變量設(shè)置模塊；
所述PLC控制模塊用于控制還原爐電流的強(qiáng)度；
所述時(shí)間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動(dòng)加電流的時(shí)間間隔變量，并將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；
所述時(shí)間控制模塊用于計(jì)時(shí)并在其計(jì)時(shí)時(shí)間等于時(shí)間間隔變量時(shí)向主控模塊發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；
主控模塊用于接收所述時(shí)間控制模塊輸出的時(shí)間報(bào)告信號(hào)并向PLC控制模塊輸出加電流指令。優(yōu)選地，還包括手動(dòng)/自動(dòng)模式切換開關(guān)，所述手動(dòng)/自動(dòng)模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號(hào)輸出端與主控模塊的開關(guān)信號(hào)接收端連接。優(yōu)選地，還原爐電流強(qiáng)度的增量是通過對(duì)主控模塊編程設(shè)置的。基于上述還原爐自動(dòng)加電流控制電流的控制方法，包括
步驟401 用戶根據(jù)需要向時(shí)間變量設(shè)置模塊輸入時(shí)間間隔變量，時(shí)間變量設(shè)置模塊將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；
步驟402 時(shí)間控制模塊接收時(shí)間間隔變量；
步驟403 時(shí)間控制模塊啟動(dòng)計(jì)時(shí)，并在計(jì)時(shí)時(shí)間與時(shí)間間隔變量相等時(shí)向主控單元發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；
步驟404 主控單元收到時(shí)間報(bào)告信號(hào)后控制PLC控制模塊增加電流；步驟405 =PLC控制模塊增加還原爐電流的強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述還原爐電流強(qiáng)度的增量為1A。優(yōu)選地，在所述步驟405之后還有
步驟406 時(shí)間控制模塊判斷時(shí)間變量設(shè)置模塊有無輸出時(shí)間間隔變量若有，則重新順序執(zhí)行步驟402至步驟406 ；若無，則重新順序執(zhí)行步驟403至步驟406。優(yōu)選地，所述步驟403與步驟404之間，所述還包括步驟701 主控單元判斷是否收到收到手動(dòng)模式切換信號(hào)，當(dāng)主控單元接收到手動(dòng)模式切換信號(hào)時(shí)停止工作。優(yōu)選地，所述步驟701之后，所述還包括步驟801 主控模塊判斷用戶編程設(shè)置的還原爐電流強(qiáng)度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時(shí)，若超過，主控單元停止工作。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1、實(shí)現(xiàn)電流自動(dòng)控制，提升工作效率，降低工作強(qiáng)度，改善人力成本。之前手動(dòng)增加電流，以每班4人操作16臺(tái)還原爐電流控制，每班需要500min，勞動(dòng)強(qiáng)度80% ；采用本發(fā)明后，以每班3人操作16臺(tái)還原爐電流控制，每班只需Hmin，勞動(dòng)強(qiáng)度降低到60%。2、實(shí)現(xiàn)作業(yè)規(guī)范化，減少操作異常，從而提升產(chǎn)能，降低成本。由于人工控制電流模式，作業(yè)強(qiáng)度大，容易出現(xiàn)操作異常導(dǎo)致電流不均勻，從而引起硅棒在生長過程中熱場(chǎng)不均，硅棒熱場(chǎng)變化很快，造成硅棒裂棒、熔硅，溫度夾層，停爐倒?fàn)t等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。目前還原爐異常停爐達(dá)259Γ30%，以每次異常停爐損失產(chǎn)能5%計(jì)算，整體產(chǎn)能損失達(dá)129Γ15%。本發(fā)明的控制電路及方法實(shí)現(xiàn)了還原爐電流自動(dòng)化控制，不但可以保證電流變化均勻，而且可以保證三相電流的一致性，從而保證了硅棒熱場(chǎng)變化平穩(wěn)和硅棒熱場(chǎng)分布均勻，可大量減少硅棒裂棒、熔硅，溫度夾層，停爐倒?fàn)t等異常停爐現(xiàn)象。以公司設(shè)計(jì)產(chǎn)能 3000Τ估計(jì)每年可增加硅棒產(chǎn)出15(Γ180Τ，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。見圖2、3，從圖中兩種模式控制下的電流變化曲線看，無論是在電流變化的平穩(wěn)度上還是在三相電流的一致性上本發(fā)明的自動(dòng)控制模式的效果都比人工控制電流模式好很多。3、采用本發(fā)明的控制電路及方法可根據(jù)已設(shè)定的時(shí)間周期值(根據(jù)工藝要求，時(shí)間單位為S)實(shí)現(xiàn)還原爐電流值的自動(dòng)控制，而且操作人員可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)換來滿足工藝控制要求，具有控制靈活的優(yōu)點(diǎn)。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖1是本發(fā)明中還原爐自動(dòng)加電流控制電路原理框圖。圖2是采用本發(fā)明后電流與電壓變化曲線圖。圖3工人控制電流與電壓變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1，本發(fā)明公開的一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路，包括PLC控制模塊、主控模塊、時(shí)間控制模塊、時(shí)間變量設(shè)置模塊；
所述PLC控制模塊為控制電流柜的終端處理器，由PLC控制電路實(shí)現(xiàn)，直接控制電流柜一定強(qiáng)度的還原爐電流。所述時(shí)間變量設(shè)置模塊可以由計(jì)算機(jī)或者單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，用于接收用戶設(shè)置的自動(dòng)加電流的時(shí)間間隔變量，其設(shè)置方式可以以鍵盤輸入或者寫單片機(jī)寄存器的方式實(shí)現(xiàn)，用戶錄入時(shí)間間隔變量后，時(shí)間變量設(shè)置模塊將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊。所述時(shí)間控制模塊由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，用于計(jì)時(shí)并在其計(jì)時(shí)時(shí)間等于時(shí)間間隔變量時(shí)向主控模塊發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；
主控模塊可以由微處理器芯片實(shí)現(xiàn)，用于接收所述時(shí)間控制模塊輸出的時(shí)間報(bào)告信號(hào)并向PLC控制模塊輸出加電流指令。作為一種具體實(shí)施方式
，還原爐自動(dòng)加電流控制電路還包括手動(dòng)/自動(dòng)模式切換開關(guān)，所述手動(dòng)/自動(dòng)模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號(hào)輸出端與主控模塊的開關(guān)信號(hào)接收端連接，具體是與實(shí)現(xiàn)主控模塊功能的微處理器芯片的一個(gè)通用IO 口連接。開關(guān)信號(hào)高電平代表手動(dòng)模式切換信號(hào)，低電平代表自動(dòng)模式切換信號(hào)，反之亦然。本發(fā)明公開的一種還原爐自動(dòng)加電流控制方法，包括
步驟1 用戶根據(jù)需要向時(shí)間變量設(shè)置模塊輸入時(shí)間間隔變量，時(shí)間變量設(shè)置模塊將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；
步驟2 時(shí)間控制模塊接收時(shí)間間隔變量；
步驟3:時(shí)間控制模塊啟動(dòng)計(jì)時(shí)，并在計(jì)時(shí)時(shí)間與時(shí)間間隔變量相等時(shí)向主控單元發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；
步驟4 主控單元收到時(shí)間報(bào)告信號(hào)后控制PLC控制模塊增加電流； 步驟5 :PLC控制模塊增加還原爐電流的強(qiáng)度。作為上述控制方法的一種優(yōu)選實(shí)施方式，可以循環(huán)執(zhí)行上述步驟，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加電流控制，具體方法為在所述步驟5之后增加步驟6:時(shí)間控制模塊判斷時(shí)間變量設(shè)置模塊有無輸出時(shí)間間隔變量若有，則重新順序執(zhí)行步驟2至步驟6;若無，則重新順序執(zhí)行步驟3至步驟6。上述控制方法中，時(shí)間間隔變量與還原爐電流強(qiáng)度的增量均由用戶根據(jù)工藝要求決定，其中還原爐電流強(qiáng)度的增量通過對(duì)主控模塊編程設(shè)定，優(yōu)選的還原爐電流強(qiáng)度的增量為IA0在還原爐自動(dòng)加電流控制電路運(yùn)行時(shí)，具體而言，是在步驟3至4之間增加以下步驟，即步驟1. 1 一旦主控模塊接收到手動(dòng)/自動(dòng)模塊切換開關(guān)輸出的手動(dòng)模式切換信號(hào)后便停止工作。此后，還原爐加電流工作由人工控制。由于還原爐電流強(qiáng)度的增量通過對(duì)主控模塊編程設(shè)定，為了避免工作人員違規(guī)操作，在上述步驟1. 1之后增加步驟1. 2，若果主控模塊發(fā)現(xiàn)用戶編程設(shè)置的還原爐電流強(qiáng)度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時(shí)，主控單元也將停止工作，從而保證了系統(tǒng)工作的可靠性。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路，包括PLC控制模塊，所述PLC控制模塊用于控制還原爐電流的強(qiáng)度；其特征在于，還包括主控模塊、時(shí)間控制模塊、時(shí)間變量設(shè)置模塊；所述時(shí)間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動(dòng)加電流的時(shí)間間隔變量，并將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；所述時(shí)間控制模塊用于計(jì)時(shí)并在其計(jì)時(shí)時(shí)間等于時(shí)間間隔變量時(shí)向主控模塊發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；主控模塊用于接收所述時(shí)間控制模塊輸出的時(shí)間報(bào)告信號(hào)并向PLC控制模塊輸出加電流指令及電流強(qiáng)度的增量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路，其特征在于，還包括手動(dòng)/ 自動(dòng)模式切換開關(guān)，所述手動(dòng)/自動(dòng)模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號(hào)輸出端與主控模塊的開關(guān)信號(hào)接收端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路，其特征在于，還原爐電流強(qiáng)度的增量是通過對(duì)主控模塊編程設(shè)置的。
4.基于權(quán)利要求1或2或3所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制電流的控制方法，其特征在于，包括步驟401 用戶根據(jù)需要向時(shí)間變量設(shè)置模塊輸入時(shí)間間隔變量，時(shí)間變量設(shè)置模塊將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；步驟402 時(shí)間控制模塊接收時(shí)間間隔變量；步驟403 時(shí)間控制模塊啟動(dòng)計(jì)時(shí)，并在計(jì)時(shí)時(shí)間與時(shí)間間隔變量相等時(shí)向主控單元發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；步驟404 主控單元收到時(shí)間報(bào)告信號(hào)后控制PLC控制模塊增加電流；步驟405 =PLC控制模塊增加還原爐電流的強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制方法，其特征在于，所述還原爐電流強(qiáng)度的增量為1A。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制方法，其特征在于，在所述步驟 405之后還有步驟406 時(shí)間控制模塊判斷時(shí)間變量設(shè)置模塊有無輸出時(shí)間間隔變量若有，則重新順序執(zhí)行步驟402至步驟406 ；若無，則重新順序執(zhí)行步驟403至步驟406。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任意一項(xiàng)所述的一種還原爐自動(dòng)加電流控制方法，其特征在于，所述步驟403與步驟404之間，所述還包括步驟701 主控單元判斷是否收到收到手動(dòng)模式切換信號(hào)，當(dāng)主控單元接收到手動(dòng)模式切換信號(hào)時(shí)停止工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的還原爐自動(dòng)加電流控制方法，其特征在于，所述步驟701之后，所述還包括步驟801 主控模塊判斷用戶編程設(shè)置的還原爐電流強(qiáng)度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時(shí)，若超過，主控單元停止工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種還原爐自動(dòng)加電流控制電路與方法，涉及硅冶煉領(lǐng)域。本發(fā)明旨在提供一種靈活性更高、控制精度更好的還原爐自動(dòng)加電流控制系統(tǒng)。本發(fā)明技術(shù)要點(diǎn)為包括PLC控制模塊、主控模塊、時(shí)間控制模塊、時(shí)間變量設(shè)置模塊；所述PLC控制模塊用于控制還原爐電流的強(qiáng)度；所述時(shí)間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動(dòng)加電流的時(shí)間間隔變量，并將時(shí)間間隔變量輸出給時(shí)間控制模塊；所述時(shí)間控制模塊用于計(jì)時(shí)并在其計(jì)時(shí)時(shí)間等于時(shí)間間隔變量時(shí)向主控模塊發(fā)出時(shí)間報(bào)告信號(hào)；主控模塊用于接收所述時(shí)間控制模塊輸出的時(shí)間報(bào)告信號(hào)并向PLC控制模塊輸出加電流指令及電流強(qiáng)度的增量。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102193516SQ201110078710
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者牛國剛 申請(qǐng)人:四川瑞能硅材料有限公司