一种还原炉控制方法及系统与流程

本发明涉及多晶硅生产技术领域，具体涉及一种还原炉控制方法及系统。

背景技术：

在多晶硅生产过程中，还原炉电源控制柜(即还原炉电控柜)需要根据生产工艺的调整相应调节控制电流，以改变多晶硅硅棒上通过的电流的大小。即DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)按照一定的发送周期向还原炉电控柜发送电流控制信号(即电流设定值)，还原炉电控柜根据DCS发送的电流设定值控制还原炉内多晶硅硅棒上的电流。

DCS与还原炉电控柜之间使用RS485通信模式，如果DCS与还原炉电控柜之间的通信中断，电控柜接收不到DCS发送的电流设定值，则控制还原炉单台停机，这样会导致还原炉电源系统调节失衡严重，对多晶硅生产产生严重影响。而且，在多晶硅生产过程中，根据生产工艺的要求，在某些条件下是需要控制还原炉停机的，即DCS不再向还原炉电控柜发送电流设定值，相应的，还原炉电控柜就控制还原炉停机，这种情况属于还原炉正常停机。

现有的这种还原炉控制方案存在以下技术问题：

1、一旦发生还原炉停机的情况，无法区分是正常停机还是由于DCS与还原炉电控柜之间的通信中断导致的非正常停机。

2、无法避免由DCS与还原炉电控柜之间的通信中断导致的非正常停机给多晶硅生产带来影响。

因此，亟需一种还原炉控制方案，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种还原炉控制方法及系统，用以解决DCS与还原炉电控柜之间通信故障带来的还原炉非正常停机的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种还原炉控制方法，包括以下步骤：

还原炉电控柜接收DCS发送的检测信号和电流控制信号，所述检测信号与电流控制信号通过同一通信接口传输；

当预设的检测周期到达时，还原炉电控柜判断是否接收到DCS发送的检测信号，若未接收到，则将前一检测周期接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉维持当前的电流。

进一步的，还原炉控制方法还包括：若还原炉电控柜接收到DCS发送的检测信号，则判断是否接收到DCS发送的电流控制信号，若接收到，则将当前接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉根据所述电流控制信号设置电流。

优选的，所述电流控制信号按照预设的发送周期发送；

所述检测周期与所述发送周期相等，且所述检测周期的起始时刻与发送周期的起始时刻相同。

优选的，所述检测信号为方波脉冲信号；

所述电流控制信号是在所述方波脉冲信号的上升沿时刻或下降沿时刻发送的；

所述检测周期等于所述脉冲信号中一个高电平与一个低电平的时长之和。

优选的，所述检测信号为持续的高电平信号或持续的低电平信号。

本发明还提供一种还原炉控制系统，包括：DCS和至少一个还原炉电控柜，DCS包括信号发生装置，还原炉电控柜包括：信号接收装置、控制器、信号发送装置；

所述信号发生装置用于，向还原炉电控柜发送检测信号和电流控制信号，其中，所述检测信号与电流控制信号通过同一通信接口传输；

所述信号接收装置用于，接收所述信号发生装置发送的检测信号和电流控制信号；

所述控制器用于，当预设的检测周期到达时，判断所述信号接收装置是否接收到所述信号发生装置发送的检测信号，若未接收到，则指示所述信号发送装置将前一检测周期接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉维持当前的电流。

进一步的，所述控制器还用于，若所述信号接收装置接收到所述信号发生装置发送的检测信号，则判断是否接收到所述信号发生装置发送的电流控制信号，若是，则将所述信号接收装置当前接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉根据所述电流控制信号设置电流。

优选的，所述信号发生装置具体用于，按照预设的发送周期发送电流控制信号；

所述检测周期与所述发送周期相等，且所述检测周期的起始时刻与发送周期的起始时刻相同。

优选的，所述检测信号为方波脉冲信号；

所述信号发生装置具体用于，在所述方波脉冲信号的上升沿时刻或下降沿时刻发送所述电流控制信号；

所述检测周期等于所述脉冲信号中一个高电平与一个低电平的时长之和。

优选的，所述检测信号为持续的高电平信号或持续的低电平信号。

本发明利用DCS通过与发送电流控制信号同一通信接口向还原炉电控柜发送检测信号，还原炉电控柜通过判断是否接收到该检测信号，确定DCS与还原炉电控柜之间的通信是否故障，从而区分还原炉正常停机还是DCS与还原炉电控柜之间的通信中断，以便在发生通信中断时能够及时排除通信故障；在判断出通信故障时，维持还原炉当前的电流不变，以使还原炉电控柜向还原炉提供稳定的电流控制信号，避免还原炉出现电流波动或停机，从而实现在DCS与还原炉电控柜通信故障情况下，还原炉能够平稳

运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种还原炉控制系统与还原炉的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种还原炉控制流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种还原炉控制系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在多晶硅生产技术领域，由还原炉控制系统控制还原炉内各硅棒上加载电流的大小以及通电时长。还原炉控制系统包括DCS和至少一个还原炉电控柜，还原炉内的多对硅棒被分为多组，DCS能够控制多个还原炉电控柜，每个还原炉电控柜控制一组硅棒，并能够为该组硅棒加载电流。

以下结合图1，对本发明的还原炉控制系统的结构做详细说明。如图1所示，还原炉控制系统包括DCS1和至少一个还原炉电控柜2，还原炉电控柜2的数量与还原炉的规格、型号以及控制方式有关。各还原炉电控柜2与还原炉3相连，分别控制还原炉3内不同组的硅棒。

基于上述还原炉控制系统架构，本发明实施例提供的还原炉控制流程可如图2所示，其中，可预先在在还原炉电控柜上配置检测周期，检测周期的长度可以根据还原炉电控柜的处理能力制定，如当还原炉控制柜处理能力较强时，可设置较短的检测周期，反之设置较长的检测周期。

需要说明的是，DCS1与各还原炉控制柜2之间通过RS485 接口通信，即DCS1通过RS485接口向各还原炉控制柜2发送电流控制信号，相应的，各还原炉控制柜2也通过RS485接口接收DCS1发送的电流控制信号。

在本发明实施例中，DCS1还向各还原炉控制柜2发送检测信号，为了检测DCS1与各还原炉控制柜2之间的通信状况，检测信号与电流控制信号通过相同的通信接口传输，即检测信号与电流控制信号均通过同一RS485接口传输。

如图3所示，该还原炉控制流程包括以下步骤：

步骤201，还原炉电控柜接收DCS发送的检测信号和电流控制信号。

具体的，DCS向各还原炉电控柜通过RS485接口发送检测信号和电流控制信号。

DCS按照预设的发送周期发送电流控制信号。优选的，检测周期与发送周期相等，且检测周期的起始时刻与发送周期的起始时刻相同。也就是说，检测周期与电流控制信号的发送周期同步且相等，这样，当检测周期到达时，还原炉控制柜不但可以判断出DCS与还原炉控制柜之间的通信是否故障，还可以在判断出通信正常时，直接调节还原炉内相应硅棒上加载的电流的大小。

检测信号为连续时间信号，包括幅值连续的信号，例如持续的高电平信号或持续的低电平信号，以及幅值离散的信号，例如脉冲信号。

选用连续时间信号作为检测信号，一旦DCS开始发送检测信号，只要DCS与还原炉控制柜之间的通信正常，那么还原炉控制柜即可接收到该检测信号。

优选的，DCS向各还原炉电控柜发送的检测信号为方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为一个高电平与一个低电平的时长之和。DCS可以在方波脉冲信号的上升沿时刻或下降沿时刻发送电流控制信号。

检测周期等于脉冲信号中一个高电平与一个低电平的时长之和，也就是说，检测周期等于方波脉冲信号的周期(即电流控制 信号的发送周期)。

步骤202，当预设的检测周期到达时，还原炉电控柜判断是否接收到DCS发送的检测信号，若未接收到，则执行步骤203；否则，执行步骤204。

具体的，由于检测周期与DCS发送电流控制信号的发送周期相等且同步，因此，当预设的检测周期到达时，说明发送周期也到达，此时DCS向各还原炉控制柜发送电流控制信号。

根据前述分析可知，DCS发送的检测信号为连续时间信号，如果还原炉电控柜接收到该检测信号，说明DCS与该还原炉电控柜之间的通信正常，则相应的执行步骤204，如果还原炉电控柜未接收到该检测信号，说明DCS与该还原炉电控柜之间的通信故障，则相应的执行步骤203。

步骤203，还原炉电控柜将前一检测周期接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉维持当前的电流。

具体的，当还原炉电控柜未接收到该检测信号时，说明此时DCS与该还原炉电控柜之间的通信故障(即RS485通信故障)，而DCS也是通过RS485接口向该还原炉电控柜发送电流控制信号的，因此，该还原炉控制柜也无法接收到DCS发送的电流控制信号。为了向还原炉提供稳定的电流控制信号，避免还原炉出现电流波动或停机，该还原炉控制柜将前一检测周期接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉维持当前的电流。

步骤204，还原炉电控柜判断是否接收到DCS发送的电流控制信号，若接收到，则执行步骤205；否则，执行步骤206。

具体的，当还原炉电控柜接收到该检测信号时，说明此时DCS与该还原炉电控柜之间的通信正常(即RS485通信正常)，则该还原炉电控柜进一步判断是否接收到DCS发送的电流控制信号。

需要说明的是，如果DCS在发送周期到达时向该还原炉电控柜发送了电流控制信号，由于DCS与该还原炉电控柜之间的通信正常，那么此时(即该检测周期到达时)还原炉电控柜就能够接收到该电流控制信号。但是，在某些情况下，根据多晶硅的生产 需要，要使还原炉内的硅棒停止加载电流，这种情况属于还原炉正常停机的情况，在这种情况下，DCS控制该还原炉控制柜停止向其连接的硅棒加载电流，即DCS不再向相应的还原炉电控柜发送电流控制信号，相应的，当检测周期到达时，该还原炉电控柜也就接收不到电流控制信号，则执行步骤206。

如果该还原炉电控柜接收到DCS发送的电流控制信号，也就说明DCS在发送周期到达时向该还原炉电控柜发送了电流控制信号，且DCS与该还原炉电控柜之间的通信是正常的，则执行步骤205。

步骤205，还原炉电控柜将当前接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉根据所述电流控制信号设置电流。

具体的，当DCS在发送周期到达时向该还原炉电控柜发送了电流控制信号，且该还原炉电控柜也接收到该电流控制信号时，该还原炉电控柜将当前接收到的电流控制信号发送给还原炉，以使还原炉根据该电流控制信号设置电流，从而对所连接的还原炉内的硅棒上加载的电流大小进行调节。

步骤206，还原炉控制柜向还原炉发送值为零的电流控制信号，以停止向所连接的还原炉的硅棒加载电流。

具体的，如果DCS与该还原炉电控柜之间的通信正常，但还原炉电控柜未接收到DCS发送的电流控制信号，说明这种情况属于还原炉正常停机的情况，则该还原炉控制柜向还原炉发送值为零的电流控制信号，以停止向所连接的还原炉的硅棒加载电流。

通过上述流程可以看出，本发明利用DCS通过与发送电流控制信号同一通信接口向还原炉电控柜发送检测信号，还原炉电控柜通过判断是否接收到该检测信号，确定DCS与还原炉电控柜之间的通信是否故障，从而区分还原炉正常停机还是DCS与还原炉电控柜之间的通信中断，以便在发生通信中断时能够及时排除通信故障；在判断出通信故障时，维持还原炉当前的电流不变，以使还原炉电控柜向还原炉提供稳定的电流控制信号，避免还原炉出现电流波动或停机，从而实现在DCS与还原炉电控柜通信故障 情况下，还原炉能够平稳运行。

进一步的，在还原炉电控柜判断出DCS与该还原炉电控柜之间通信故障之后，还原炉电控柜还可以报警，以提示现场检修人员进行通信故障排查。需要说明的是，该报警的步骤与步骤203的执行顺序不限，或者与步骤203同时执行。

具体的，可以通过在还原炉控制柜的触摸屏界面上显示报警信息，例如，可以采用声光报警，报警的具体实现方式属于现有技术，在此不再赘述。

上述还原炉控制系统的结构可如图3所示，包括：DCS1和至少一个还原炉电控柜2，以下实施例以一个还原炉电控柜为例进行说明。DCS1包括信号发生装置11，还原炉电控柜2包括：信号接收装置21、控制器22、信号发送装置23；

所述信号发生装置11用于，向还原炉电控柜2发送检测信号和电流控制信号，其中，所述检测信号与电流控制信号通过同一通信接口传输。

所述信号接收装置21用于，接收所述信号发生装置11发送的检测信号和电流控制信号。

所述控制器22用于，当预设的检测周期到达时，判断信号接收装置21是否接收到所述信号发生装置11发送的检测信号，若未接收到，则指示信号发送装置23将前一检测周期接收到的电流控制信号发送给还原炉3，以使还原炉维持当前的电流。

进一步的，控制器22还用于，若信号接收装置21接收到信号发生装置11发送的检测信号，则判断是否接收到信号发生装置11发送的电流控制信号，若接收到，则将信号接收装置21当前接收到的电流控制信号发送给还原炉3，以使还原炉3根据所述电流控制信号设置电流。

具体的，信号发生装置11具体用于，按照预设的发送周期发送电流控制信号。

所述检测周期与所述发送周期相等，且所述检测周期的起始 时刻与发送周期的起始时刻相同。

优选的，所述检测信号为方波脉冲信号；

信号发生装置11具体用于，在所述方波脉冲信号的上升沿时刻或下降沿时刻发送所述电流控制信号；

所述检测周期等于所述脉冲信号中一个高电平与一个低电平的时长之和。

优选的，所述检测信号为持续的高电平信号或持续的低电平信号。

进一步的，还原炉电控柜2还可以包括信号报警装置24；

控制器22还用于，若信号接收装置21未接收到检测信号，则指示信号报警装置24报警。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。