專利名稱：還原爐自動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而導(dǎo)致異常停爐的情況，影響生產(chǎn)效率。現(xiàn)有技術(shù)中還有一種還原爐電流自動控制技術(shù)，即TPS (全場一體化解決方案)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，同時也給課題組成員提出了挑戰(zhàn)，尤其是現(xiàn)場儀表如紅外線高溫溫度計，H2流量計、TCS流量計的準確性造成TPS系統(tǒng)中PID自動調(diào)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及安全性下降，影響整個自動控制效果，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加電流控制電路，包括PLC控制模塊、主控模塊、時間控制模塊、時間變量設(shè)置模塊；
所述PLC控制模塊用于控制還原爐電流的強度；
所述時間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動加電流的時間間隔變量，并將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；
所述時間控制模塊用于計時并在其計時時間等于時間間隔變量時向主控模塊發(fā)出時間報告信號；
主控模塊用于接收所述時間控制模塊輸出的時間報告信號并向PLC控制模塊輸出加電流指令。優(yōu)選地，還包括手動/自動模式切換開關(guān)，所述手動/自動模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號輸出端與主控模塊的開關(guān)信號接收端連接。優(yōu)選地，還原爐電流強度的增量是通過對主控模塊編程設(shè)置的。基于上述還原爐自動加電流控制電流的控制方法，包括
步驟401 用戶根據(jù)需要向時間變量設(shè)置模塊輸入時間間隔變量，時間變量設(shè)置模塊將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；
步驟402 時間控制模塊接收時間間隔變量；
步驟403 時間控制模塊啟動計時，并在計時時間與時間間隔變量相等時向主控單元發(fā)出時間報告信號；
步驟404 主控單元收到時間報告信號后控制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度。優(yōu)選地，所述還原爐電流強度的增量為1A。優(yōu)選地，在所述步驟405之后還有
步驟406 時間控制模塊判斷時間變量設(shè)置模塊有無輸出時間間隔變量若有，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模式切換信號，當(dāng)主控單元接收到手動模式切換信號時停止工作。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)置的還原爐電流強度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時，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、實現(xiàn)電流自動控制，提升工作效率，降低工作強度，改善人力成本。之前手動增加電流，以每班4人操作16臺還原爐電流控制，每班需要500min，勞動強度80% ；采用本發(fā)明后，以每班3人操作16臺還原爐電流控制，每班只需Hmin，勞動強度降低到60%。2、實現(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不均，硅棒熱場變化很快，造成硅棒裂棒、熔硅，溫度夾層，停爐倒爐等現(xiàn)象，嚴重影響生產(chǎn)。目前還原爐異常停爐達259Γ30%，以每次異常停爐損失產(chǎn)能5%計算，整體產(chǎn)能損失達129Γ15%。本發(fā)明的控制電路及方法實現(xiàn)了還原爐電流自動化控制，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變化平穩(wěn)和硅棒熱場分布均勻，可大量減少硅棒裂棒、熔硅，溫度夾層，停爐倒爐等異常停爐現(xiàn)象。以公司設(shè)計產(chǎn)能 3000Τ估計每年可增加硅棒產(chǎn)出15(Γ180Τ，經(jīng)濟效益十分明顯。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)定的時間周期值(根據(jù)工藝要求，時間單位為S)實現(xiàn)還原爐電流值的自動控制，而且操作人員可根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行手動和自動之間的相互轉(zhuǎn)換來滿足工藝控制要求，具有控制靈活的優(yōu)點。


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，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1，本發(fā)明公開的一種還原爐自動加電流控制電路，包括PLC控制模塊、主控模塊、時間控制模塊、時間變量設(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控制電路實現(xiàn)，直接控制電流柜一定強度的還原爐電流。所述時間變量設(shè)置模塊可以由計算機或者單片機實現(xiàn)，用于接收用戶設(shè)置的自動加電流的時間間隔變量，其設(shè)置方式可以以鍵盤輸入或者寫單片機寄存器的方式實現(xiàn)，用戶錄入時間間隔變量后，時間變量設(shè)置模塊將時間間隔變量輸出給時間控制模塊。所述時間控制模塊由定時器實現(xiàn)，用于計時并在其計時時間等于時間間隔變量時向主控模塊發(fā)出時間報告信號；
主控模塊可以由微處理器芯片實現(xiàn)，用于接收所述時間控制模塊輸出的時間報告信號并向PLC控制模塊輸出加電流指令。作為一種具體實施方式
，還原爐自動加電流控制電路還包括手動/自動模式切換開關(guān)，所述手動/自動模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號輸出端與主控模塊的開關(guān)信號接收端連接，具體是與實現(xiàn)主控模塊功能的微處理器芯片的一個通用IO 口連接。開關(guān)信號高電平代表手動模式切換信號，低電平代表自動模式切換信號，反之亦然。本發(fā)明公開的一種還原爐自動加電流控制方法，包括
步驟1 用戶根據(jù)需要向時間變量設(shè)置模塊輸入時間間隔變量，時間變量設(shè)置模塊將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；
步驟2 時間控制模塊接收時間間隔變量；
步驟3:時間控制模塊啟動計時，并在計時時間與時間間隔變量相等時向主控單元發(fā)出時間報告信號；
步驟4 主控單元收到時間報告信號后控制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度。作為上述控制方法的一種優(yōu)選實施方式，可以循環(huán)執(zhí)行上述步驟，以進一步實現(xiàn)自動加電流控制，具體方法為在所述步驟5之后增加步驟6:時間控制模塊判斷時間變量設(shè)置模塊有無輸出時間間隔變量若有，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，時間間隔變量與還原爐電流強度的增量均由用戶根據(jù)工藝要求決定，其中還原爐電流強度的增量通過對主控模塊編程設(shè)定，優(yōu)選的還原爐電流強度的增量為IA0在還原爐自動加電流控制電路運行時，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/自動模塊切換開關(guān)輸出的手動模式切換信號后便停止工作。此后，還原爐加電流工作由人工控制。由于還原爐電流強度的增量通過對主控模塊編程設(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)置的還原爐電流強度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時，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施方式
。本發(fā)明擴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度；其特征在于，還包括主控模塊、時間控制模塊、時間變量設(shè)置模塊；所述時間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動加電流的時間間隔變量，并將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；所述時間控制模塊用于計時并在其計時時間等于時間間隔變量時向主控模塊發(fā)出時間報告信號；主控模塊用于接收所述時間控制模塊輸出的時間報告信號并向PLC控制模塊輸出加電流指令及電流強度的增量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種還原爐自動加電流控制電路，其特征在于，還包括手動/ 自動模式切換開關(guān)，所述手動/自動模塊切換開關(guān)的開關(guān)信號輸出端與主控模塊的開關(guān)信號接收端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種還原爐自動加電流控制電路，其特征在于，還原爐電流強度的增量是通過對主控模塊編程設(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)需要向時間變量設(shè)置模塊輸入時間間隔變量，時間變量設(shè)置模塊將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；步驟402 時間控制模塊接收時間間隔變量；步驟403 時間控制模塊啟動計時，并在計時時間與時間間隔變量相等時向主控單元發(fā)出時間報告信號；步驟404 主控單元收到時間報告信號后控制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度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種還原爐自動加電流控制方法，其特征在于，所述還原爐電流強度的增量為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 時間控制模塊判斷時間變量設(shè)置模塊有無輸出時間間隔變量若有，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中任意一項所述的一種還原爐自動加電流控制方法，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模式切換信號，當(dāng)主控單元接收到手動模式切換信號時停止工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的還原爐自動加電流控制方法，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)置的還原爐電流強度的增量超過其預(yù)設(shè)的數(shù)值范圍時，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加電流控制系統(tǒng)。本發(fā)明技術(shù)要點為包括PLC控制模塊、主控模塊、時間控制模塊、時間變量設(shè)置模塊；所述PLC控制模塊用于控制還原爐電流的強度；所述時間變量設(shè)置模塊用于設(shè)置自動加電流的時間間隔變量，并將時間間隔變量輸出給時間控制模塊；所述時間控制模塊用于計時并在其計時時間等于時間間隔變量時向主控模塊發(fā)出時間報告信號；主控模塊用于接收所述時間控制模塊輸出的時間報告信號并向PLC控制模塊輸出加電流指令及電流強度的增量。
文檔編號G05B19/05GK102193516SQ201110078710
公開日2011年9月21日 申請日期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 申請人:四川瑞能硅材料有限公司