項目案例 | 杭州儀控K300 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)硅提純行業(yè)的應(yīng)用

導(dǎo)讀：為解決客戶在工業(yè)硅提純、生產(chǎn)過程面臨的諸多痛點，杭州儀控采取針對性解決方案，在不同生產(chǎn)階段采用了差異化的控制方式，從而有效提高了生產(chǎn)穩(wěn)定性，減少了原材料與能源損耗，實現(xiàn)了降本增效的目標。

項目背景

在工業(yè)領(lǐng)域，利用碳還原二氧化硅生成硅，該反應(yīng)需要在高溫電加熱爐中進行，將原料硅石經(jīng)過洗選、篩分并干燥后，根據(jù)所用還原劑的種類，分別按不同的比例配料，用計算機程序控制各料比例，分別從料倉匯集到一條皮帶上，通過送料過程進行混勻，進入電爐內(nèi)。

在電極上通電流，加熱爐內(nèi)的物料，達到1800攝氏度以上的高溫，硅在爐內(nèi)被還原出來，并呈液態(tài)，通過吹氧氧化掉部分雜質(zhì)，再通過出硅口放出并鑄成硅錠，經(jīng)過破碎、包裝成工業(yè)硅粉銷售。

本項目的實施，旨在解決工業(yè)硅生產(chǎn)過程中存在的穩(wěn)定性波動、爐溫控制以及整體成本控制等問題，通過自動化技術(shù)升級來實現(xiàn)更加穩(wěn)定、更高效益的生產(chǎn)目標。

項目難點

在利用電爐生產(chǎn)工業(yè)硅及提純的過程中，爐況很不穩(wěn)定容易波動，較難控制，電爐不同區(qū)域發(fā)生的反應(yīng)也有所不同，所以爐溫的控制是整個工業(yè)硅生產(chǎn)過程中的重中之重，既影響能源的損耗情況，也關(guān)系到材料的利用率。

儀控方案

針對上述特性，杭州儀控為客戶提供了定制化方案，在不同的生產(chǎn)階段采取了不同的控制方式：

1）在原料配比階段，儀控采用稱重和給料泵的雙重控制結(jié)合的方案，使原料的配比精度提高，并滿足了工藝連續(xù)生產(chǎn)的要求。

2）在電爐反應(yīng)階段，儀控采用了精確單回路反饋控制，根據(jù)溫度，控制電爐的電流，從而精準的控制電爐功率，根據(jù)功率調(diào)節(jié)溫度，實現(xiàn)精準控制溫度，使反應(yīng)爐工作在理想工況下，節(jié)約了電能的消耗。

3）在除雜提純階段，儀控采用了開環(huán)壓力控制，根據(jù)原料產(chǎn)出，控制吹氧的壓力，既保證除雜的效率，也節(jié)約了氧氣的消耗，避免過氧反應(yīng)造成成品的損耗。

K300 DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)硅行業(yè)應(yīng)用的工藝流程圖

相比于傳統(tǒng)的工業(yè)硅提純控制方案，杭州儀控提供的解決方案創(chuàng)造性地解決了主要痛點，節(jié)約了10%的原材料，降低了2%的電能損耗，為企業(yè)的降本增效提供了有力支撐，得到了客戶充分的肯定。

K300 DCS控制系統(tǒng)是面向工業(yè)自動化離散控制行業(yè)應(yīng)用的自主研發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品，結(jié)合數(shù)十載的行業(yè)工程經(jīng)驗，形成穩(wěn)定、可靠、操作便捷、開放的過程控制效果。

系統(tǒng)采用了新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，信號處理技術(shù)，可靠、穩(wěn)定的軟件平臺，高效、容錯的現(xiàn)場總線技術(shù)，采用了超高性能的硬件微處理器及全冗余功能配置和軟件控制算法，完善的在線故障檢測技術(shù)，全面提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，全面幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效能，幫助用戶實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的大規(guī)模聯(lián)合控制。

K300系統(tǒng)主要由系統(tǒng)硬件和軟件平臺兩大部分組成：

系統(tǒng)硬件采用高性能的微處理器和高精度采集及高穩(wěn)定性的驅(qū)動芯片，輸入和輸出采用全隔離、閉環(huán)監(jiān)測，實時監(jiān)測功能電路的運行狀態(tài)，實現(xiàn)在線故障診斷的硬件基礎(chǔ)及“無限接近不停車"IO模塊更換的保障。硬件產(chǎn)品包括控制卡模塊，通信卡模塊，冗余電源卡模塊，帶診斷冗余功能IO卡模塊，繼電器接線模塊等。

軟件平臺包含監(jiān)控軟件、算法軟件、設(shè)備管理軟件。