横河CS3000控制系统在多晶硅生产中的应用.pdf

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1、横河GS3000控制系统在多晶硅生产中的应用郭富东杜俊平(中国恩菲工程技术有限公司，北京100038)摘要：本文简述了改良西门子法生产多晶硅的工艺流程，结合横河CS3000控制系统的特点，详细介绍了2000吨／年多晶硅生产线DCS控制系统的总体设计方案及硬件和软件配置等。该系统自投运以来，运行很稳定、可靠，给生产企业带来了良好的经济效益。关键词：CS3000；集散控制系统；多晶硅1多晶硅的生产工艺生产多晶硅的方法有很多种，包括改良西门子法、硅烷热分解法和冶金法等，而全球90％的多晶硅是采用改良西门子法生产的Ⅲ，其主要工艺流程大致可分为合成、提纯、还原、

2、综合回收和氢化五部分。合成是把硅粉与氯化氢反应生成三氯氢硅(SiHCl，)及副产物四氯化硅(SiCl。)和杂质氯化物；提纯是将合成的产物提纯得到高纯的SiHCl，，还原是把高纯的SiHCl，和氢气按比例通入还原炉内，在大约1080℃的硅芯发热体上还原沉积得到多晶硅棒，综合回收是把还原炉出来的尾气(氢气、Sill—CI，、SiCL、Sill：C1：和氯化氢)通过冷冻和吸附将其中的氢气分离出来，其他成分经过提纯将SiHCl，分离出来，SiCl。和氯化氢进入氢化生产出SiHCl，进入提纯循环利用。整个工艺流程实现物料的闭路循环。2横河CS3000控制系统横河

3、CS3000控制系统是一个结构真正开放的系统，构成控制系统机器主要有：2．1现场控制站(rCS)2．2人机接口站(HIS)2．3工程师站(ENG)2．4V网2．5EthernetCENTUMCS3000的主要特点如下【21：2．6采用WindowsXP标准操作系统，支持DDE／OPC。2．7独家采用了4CPU冗余容错技术的现场控制站，实现了在任何故障及随机错误产生的情况下进行纠错与连续不间断地控制。2．8采用横河公司的V-NET控制总线，该控制总线速度可高达100Mbps。满足了用户对实时眭和大规模数据通讯的要求。2．9较好的可扩展性和与既有系统的兼容

4、性。3DCS控制系统总体设计方案本项目总点数约为5700点，DCS控制系统根据工艺流程分区设三个网络域，分别对应还原、高纯原料(包括提纯、氢化和综合回收)和辅助系统(主要包括热能站、制冷站、水泵站和三废处理)。每个网络域相对独立，互不干扰，且可相互进行数据通讯。还原域内有3个控制器，高纯原料和辅助系统域内各有2个控制器，整个工程共有7个控制器，详细网络结构见下图1。图1项目DC$控制系统网络结构图所有控制器按l：1冗余配置，模拟量输入和输出均为信号隔离，各种类型的I／O通道设计有至少15％的冗余量。4DCS控制系统硬件配置4．1操作站操作站共32台，其

5、中还原域9台；高纯原料10台；辅助系统5各车间每个车间2台，共10台；工程师站3台，每个域一台。每个操作站都能独立操作，并可以显示通讯总线上的所有数据，包括实时数据、历史数据等。4．2通信接口本项目的控制系统均设置TCP／IP协议的网络通信接口，并提供DCS控制系统对外的OPC数据接口，实现第三方数据与DCS系统中的控制实时或历史数据进行通讯。系统还设有Pro—fibus-DP、Modbus通信接口，能够与第三方设备的控制系统进行数据交换，4．3通讯网络通讯总线应采用冗余电缆并配置相应的接口和控制卡件。该总线包括控制器总线及I／O链路。所有通讯均为双重

6、化的通讯总线，操作站将监控两根通讯总线的任何故障，一条通讯有故障时，另一条应自动接上，无需任何人员操作。任何一路通讯总线故障都不会产生系统功能降级。4．4电源用于控制器和I／O卡件的电源均为1：l冗余配置，电源负荷均留有至少40％以上的余量以保证正常供电。5DCS控制系统软件设计(下转第30页)28I化，虿理2015年4tg充注管以及密封胶圈、芯柱等，在夹紧环上有两道凹槽，凹槽间距离根据实际的需要进行设定，这两道凹槽是气动圆嘴封口钳的加紧结构。挤接封堵部件中的堵帽的开口直径应该与封I：1的直径紧密嵌合，其直径略小于后者即可。挤接封堵中的其他构件比如密封

7、橡胶圈、芯柱以及堵帽、夹紧环等部件需要根据实际情况选用，应该与充注管的内径相匹配，进而进行合适的设计加工。充注与封口的工作是整个加工工艺的重点环节，一旦出现问题，后果严重，因此，需要对充注封口的过程进行严格的管理，设置监督管理的工作室。另外，在进行充注与封口的工作车间需要保持良好的通风，采用上部进风，下部排风的设计，杜绝火源，既保证空气中R290制冷剂的含量达标，又保证没有外部引燃因素。3结语R290制冷剂是一种纯天然的制冷剂，清洁无污染，制冷效果良好，得到了越来越广泛的使用，但是R290制冷剂是一种可燃性的制冷剂，与空气混合还会产生爆炸。在使用R29

8、0制冷剂的空调设计阶段要注重其阻燃性的设计，根据R290制冷剂的物化性质，对空调系统的电子元件