一种基于还原炉通讯的网络控制系统和控制方法与流程

1.本发明涉及多晶硅生产技术领域，尤其涉及一种基于还原炉通讯的网络控制系统和控制方法。


背景技术：

2.目前，多晶硅市场竞争异常激烈，市场对多晶硅的内外在质量要求也异常严格，产品质量的好坏则直接关系到企业的利润。
3.多晶硅生产追求平稳的生产过程，有了平稳的工艺生产环境，其产量、质量才能够得到保证，一旦出现电流、料量的异常波动，可能会影响产品的整个生产周期，从而降低多晶硅的产量和质量。
4.当前，大部分多晶硅厂的dcs(distributed control system，即分布式控制系统)与还原炉的调功柜plc之间通讯所采用的通讯协议是profibus-dp协议，而将该通讯协议转换为常用的tcp/ip协议所用的控制终端被称为pgm卡。通过dcs系统对pgm卡件组态，使其作为数据处理及交互的主体。
5.在dcs控制器与还原炉距离较远的情况下，还需要在其间布置profibus光电转换模块及通讯光纤、dp通讯线作为媒介，以与还原现场的调功柜plc进行数据传输，从而实现对还原炉各相电压、电流的监测，以及对电流进行远程控制的目的。
6.通常，dcs系统与还原炉控制柜的通讯为一对多通讯模式，一块pgm卡承担多台还原炉的程序控制及数据传输功能。其下辖两条光纤通讯链路，每条通讯链路分别在系统侧与还原现场各安装有一台profibus光纤收发器，经过profibus-dp通讯接口最终与现场plc连接。具体如图1所示，编号为pgm-01的pgm卡的其中一条光纤通讯链路通过编号为olm-01-l和编号为olm-01-r的profibus光纤收发器分别连接编号为r01-a-1、r01-b-1、r01-c-1、r01-d-1等四台还原炉的调功柜plc，而该编号为pgm-01的pgm卡的另外一条光纤通讯链路通过编号为olm-02-l和编号为olm-02-r的profibus光纤收发器分别连接编号为r01-e-1、r01-f-1、r01-g-1、r01-h-1等四台还原炉的调功柜plc。这样，当网络链路中任一环节(光纤、收发器、dp头、通讯线)接触不好，产生网络波动，将会影响多台还原炉，使给定电流发生掉零、频繁波动现象。而且，当pgm卡产生软件及硬件故障时，排查故障的过程耗时较长，期间对应的多个还原炉均无法自动调整电流升/降控制，造成严重的产量、质量损失，同时也提升了电耗。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种基于还原炉通讯的网络控制系统和控制方法，用于解决通讯网络容错率低、系统稳定性差，以及调功柜plc接收的dcs电流给定值不稳定的问题。
8.为了解决上述技术问题，本技术实施例提供一种基于还原炉通讯的网络控制系统。
9.所述的基于还原炉通讯的网络控制系统，包括根据还原炉的数量配置的相应数量
的pgm卡，且每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc；
10.还包括中间变量暂存模块和中间变量间歇读取控制模块；
11.其中，所述中间变量暂存模块用于存储dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值；
12.所述中间变量间歇读取控制模块用于控制所述调功柜plc按预定的时间间隔自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值。
13.本技术实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统中，还包括模拟量选择功能模块；
14.所述模拟量选择功能模块用于接收dcs的电流给定值，并在所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，将其当前接收到的电流给定值判定为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储；
15.若所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开，则所述模拟量选择功能模块将当前的上一时刻判定为有效的电流给定值作为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储。
16.本技术实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统中，还包括用于标识所述dcs与所述调功柜plc之间通讯连接状态的通讯标识模块；
17.当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯保持标识信息；
18.当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开时，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯断开标识信息。
19.本技术实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统中，所述中间变量间歇读取控制模块包括数据传送模块和接通延时计时模块；
20.其中，所述调功柜plc经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值；
21.所述接通延时计时模块用于设定所述调功柜plc自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值的延时时间；
22.当到达所述延时时间时，所述调功柜plc经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值。
23.本技术实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统中，所述接通延时计时模块还包括复位脉冲模块；
24.当到达所述延时时间时，所述复位脉冲模块发出复位脉冲指令，以令所述接通延时计时模块重新启动延时时间计时。
25.本发明实施例还提供一种基于还原炉通讯的网络控制方法，所述方法包括：
26.根据还原炉的数量配置的相应数量的pgm卡，并令每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc；
27.将dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值进行暂存，并令所述调功柜plc按预定的时间间隔读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值。
28.本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，所述dcs当前发出的电流给定值为当前时刻有效的电流给定值；
29.当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开时，将所述dcs当前的上一时刻的有效的电流给定值作为当前时刻有效的电流给定值。
30.本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，设置用于标识所述dcs与所述调功柜plc之间通讯连接状态的通讯标识信息；
31.当所述调功柜plc接收到所述通讯标识信息时，所述dcs与所述调功柜plc之间为通讯保持状态；
32.当所述调功柜plc未能接收到所述通讯标识信息时，所述dcs与所述调功柜plc之间为通讯断开状态。
33.本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，设定所述调功柜plc读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值的延时时间，当到达所述延时时间时，所述调功柜plc读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值。
34.本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，当到达所述延时时间时，重新启动延时时间计时。
35.本技术的上述技术方案的有益效果如下：
36.上述方案中，充分利用pgm卡的2个对外通讯接口，将现有技术中多台还原炉对应1块pgm卡的通讯组态分流至多块pgm卡内，提升整个通讯网络的容错率，同时降低单卡的运行负荷与运算强度，减少网络故障产生的频次，提高了系统的稳定性。并且，通过设定当前时刻有效的电流给定值和调功柜plc按预定的时间间隔读取所述当前时刻有效的电流给定值，也确保了调功柜plc接收到的电流给定值不会发生畸变，有效避免了还原炉电流大范围波动造成的工艺生产环境不稳定而导致的产量低、质量差的问题。
附图说明
37.图1为现有技术中的用于还原炉通讯的网络架构示意图；
38.图2为本发明所述基于还原炉通讯的网络控制系统的架构示意图；
39.图3为本发明所述基于还原炉通讯的网络控制系统中的中间变量暂存模块的结构示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.如图2、图3所示，本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统，包括根据还原炉的数量配置的相应数量的pgm卡，且每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc。在本实施例中，根据8个还原炉的数量配置了4个pgm卡，并令每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc，即编号为pgm-01的pgm卡的其中一条光纤通讯链路通过编号为olm-01-l和编号为olm-01-r的profibus光纤收发器连接至编号为r01-a-1的还原炉的调功柜plc，而该编号为pgm-01的pgm卡的另外一条光纤通讯链路通过编号为olm-02-l和编号为olm-02-r的profibus光纤收发器连接至编
号为r01-b-1的还原炉的调功柜plc。同样，对于编号为pgm-02、pgm-03、pgm-04的pgm卡均采用了与前述pgm-01相同的设置方式。
42.本实施例中，为了平衡pgm卡的利用率和可用性，充分利用pgm卡的2个对外通讯接口，将现有技术中多台还原炉对应1块pgm卡的通讯组态分流至多块pgm卡内，提升整个通讯网络的容错率，同时降低单卡的运行负荷与运算强度，减少网络故障产生的频次，提高了系统的稳定性。
43.本发明实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制系统中，还包括中间变量暂存模块和中间变量间歇读取控制模块。其中，所述中间变量暂存模块用于存储dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值；所述中间变量间歇读取控制模块用于控制所述调功柜plc按预定的时间间隔自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值，是为了保障输出稳态的二次措施，可避免在一个扫描周期内的多次数据输出而引起的数值跳变直接被所述调功柜的plc接收。
44.如前述，为了实现所述dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值，本实施例中设置了模拟量选择功能模块。所述模拟量选择功能模块用于接收dcs的电流给定值，并在所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，将其当前接收到的电流给定值判定为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储。对于所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开的情况，所述模拟量选择功能模块将当前的上一时刻判定为有效的电流给定值作为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储。
45.进一步的，本实施例中还设置了用于标识所述dcs与所述调功柜plc之间通讯连接状态的通讯标识模块。当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯保持标识信息，所述模拟量选择功能模块在接收到所述通讯保持标识信息后，将其当前接收到的电流给定值判定为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储。当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开时，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯断开标识信息，所述模拟量选择功能模块在接收到所述通讯断开标识信息后，所述模拟量选择功能模块将当前的上一时刻判定为有效的电流给定值作为当前时刻有效的电流给定值、并发送至所述中间变量暂存模块进行存储。
46.本实施例中，在dcs组态中，建立一个通讯do点(数字量输出)作为通讯质量的好坏值判断，其值应一直保持为1。即当dcs与还原炉调功柜plc通讯建立正常的情况下，调功柜plc可持续读到该值为1。通过对该通讯标识信息的判断，确保在dcs与调功柜plc通讯断开时中断dcs的输入，从而保持上个周期的稳态输入。
47.如图3所示，由dcs侧给出一个通讯质量码m1，该值保持为1输出至调功柜plc。当调功柜plc接收到该信号为1时，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯保持标识信息，所述模拟量选择功能模块在接收到所述通讯保持标识信息后，所述模拟量选择功能模块输出其in2引脚的输入值，即将dcs侧读取到的电流给定值写给所述中间变量暂存模块。在dcs与调功柜plc通讯中断的情况下，所述调功柜plc无法读取到内容为1的通讯质量码m1的值，也即系统默认读取到的值为0，那么，所述通讯标识模块向所述模拟量选择功能模块输出通讯断开标识信息，所述模拟量选择功能模块在接收到所述通讯断开标识信息
后，将会把上个周期所读取到的电流给定值通过in1引脚的输入值再次写给所述中间变量暂存模块，这样就形成了一个稳态值的锁存功能，在dcs与调功柜plc通讯建立前该值将持续保持，不会发生畸变，可有效避免还原炉电流的大范围波动。
48.本实施例中，所述中间变量间歇读取控制模块包括数据传送模块和接通延时计时模块。其中，所述调功柜plc经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值。所述接通延时计时模块用于设定所述调功柜plc自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值的延时时间；当到达所述延时时间时，所述调功柜plc经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取当前时刻有效的电流给定值。进一步的，所述接通延时计时模块还包括复位优先触发器和脉冲给定模块，由所述复位优先触发器和所述脉冲给定模块共同实现复位优先逻辑。即当到达所述延时时间时，所述接通延时计时模块中的脉冲给定模块向所述复位优先触发器发出复位脉冲指令，使所述复位优先触发器的输出置零并保持预设脉冲的时长，在脉冲时间结束后，再令所述接通延时计时模块重新启动延时时间计时。
49.仍如图3所示，设定所述接通延时计时模块的延时时间为2秒，所述脉冲给定模块的预设脉冲时间同样为2秒，则自起始时刻起2秒时，所述调功柜plc可经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取到当前时刻有效的电流给定值。并且，在前述的自起始时刻起2秒时，也即所述调功柜plc读取当前时刻有效的电流给定值时，所述接通延时计时模块通过所述脉冲给定模块输出复位脉冲指令，在此复位脉冲指令作用的2秒时间内，所述接通延时计时模块的输出置零，此时，所述数据传送模块不接收所述中间变量暂存模块的电流给定值。当所述复位脉冲指令失效后，所述调功柜plc再次经所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取电流给定值，从而实现所述调功柜plc每隔2秒经由所述数据传送模块自所述中间变量暂存模块中读取到当前时刻有效的电流给定值。
50.本发明实施例还提供一种基于还原炉通讯的网络控制方法。本实施例所述方法也可通过前述的基于还原炉通讯的网络控制系统来实现。
51.本实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，根据还原炉的数量配置的相应数量的pgm卡，并令每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc。例如图2所示，若还原炉数量为8个，则可根据8个还原炉的数量配置4个pgm卡，并令每个pgm卡下辖的两条光纤通讯链路分别单独链接单个还原炉的调功柜plc，即编号为pgm-01的pgm卡的其中一条光纤通讯链路通过编号为olm-01-l和编号为olm-01-r的profibus光纤收发器连接至编号为r01-a-1的还原炉的调功柜plc，而该编号为pgm-01的pgm卡的另外一条光纤通讯链路通过编号为olm-02-l和编号为olm-02-r的profibus光纤收发器连接至编号为r01-b-1的还原炉的调功柜plc。同样，对于编号为pgm-02、pgm-03、pgm-04的pgm卡均采用了与前述pgm-01相同的设置方式。
52.本实施例所述的基于还原炉通讯的网络控制方法中，将dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值进行暂存，并令所述调功柜plc按预定的时间间隔读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值。
53.本实施例中，对于所述dcs通过所述pgm卡向所述调功柜plc发出的当前时刻有效的电流给定值做如下定义，即当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯保持时，所述dcs当前发出的电流给定值为当前时刻有效的电流给定值。当所述dcs与所述调功柜plc之间通讯断开
时，将所述dcs当前的上一时刻的有效的电流给定值作为当前时刻有效的电流给定值。
54.在具体实施中，还可设置用于标识所述dcs与所述调功柜plc之间通讯连接状态的通讯标识信息。若所述调功柜plc接收到所述通讯标识信息，则表明所述dcs与所述调功柜plc之间为通讯保持状态，此时，将所述dcs当前发出的电流给定值认定为当前时刻有效的电流给定值。若所述调功柜plc未能接收到所述通讯标识信息时，则表明所述dcs与所述调功柜plc之间为通讯断开状态，此时，将所述dcs当前的上一时刻的有效的电流给定值认定为当前时刻有效的电流给定值。
55.本实施例中，通过设定所述调功柜plc读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值的延时时间，并在到达所述延时时间时，所述调功柜plc读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值，以实现令所述调功柜plc按预定的时间间隔读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值的目的，避免在一个数据扫描周期内将多个偏差较大的电流给定值输出给所述调功柜plc。进一步的，为了重复执行前述的按预定的时间间隔读取暂存的所述当前时刻有效的电流给定值，还可在到达所述延时时间时，利用类似前述复位优先触发器与脉冲给定模块结合的方式，自动重新启动延时时间计时，即重新执行下一个延时时间周期。
56.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。