项目案例 | 杭州仪控K300 DCS控制系统在工业硅提纯行业的应用

导读：为解决客户在工业硅提纯、生产过程面临的诸多痛点，杭州仪控采取针对性解决方案，在不同生产阶段采用了差异化的控制方式，从而有效提高了生产稳定性，减少了原材料与能源损耗，实现了降本增效的目标。

项目背景

在工业领域，利用碳还原二氧化硅生成硅，该反应需要在高温电加热炉中进行，将原料硅石经过洗选、筛分并干燥后，根据所用还原剂的种类，分别按不同的比例配料，用计算机程序控制各料比例，分别从料仓汇集到一条皮带上，通过送料过程进行混匀，进入电炉内。

在电极上通电流，加热炉内的物料，达到1800摄氏度以上的高温，硅在炉内被还原出来，并呈液态，通过吹氧氧化掉部分杂质，再通过出硅口放出并铸成硅锭，经过破碎、包装成工业硅粉销售。

本项目的实施，旨在解决工业硅生产过程中存在的稳定性波动、炉温控制以及整体成本控制等问题，通过自动化技术升级来实现更加稳定、更高效益的生产目标。

项目难点

在利用电炉生产工业硅及提纯的过程中，炉况很不稳定容易波动，较难控制，电炉不同区域发生的反应也有所不同，所以炉温的控制是整个工业硅生产过程中的重中之重，既影响能源的损耗情况，也关系到材料的利用率。

仪控方案

针对上述特性，杭州仪控为客户提供了定制化方案，在不同的生产阶段采取了不同的控制方式：

1）在原料配比阶段，仪控采用称重和给料泵的双重控制结合的方案，使原料的配比精度提高，并满足了工艺连续生产的要求。

2）在电炉反应阶段，仪控采用了精确单回路反馈控制，根据温度，控制电炉的电流，从而精准的控制电炉功率，根据功率调节温度，实现精准控制温度，使反应炉工作在理想工况下，节约了电能的消耗。

3）在除杂提纯阶段，仪控采用了开环压力控制，根据原料产出，控制吹氧的压力，既保证除杂的效率，也节约了氧气的消耗，避免过氧反应造成成品的损耗。

K300 DCS控制系统在工业硅行业应用的工艺流程图

相比于传统的工业硅提纯控制方案，杭州仪控提供的解决方案创造性地解决了主要痛点，节约了10%的原材料，降低了2%的电能损耗，为企业的降本增效提供了有力支撑，得到了客户充分的肯定。

K300 DCS控制系统是面向工业自动化离散控制行业应用的自主研发、拥有自主知识产权的控制系统产品，结合数十载的行业工程经验，形成稳定、可靠、操作便捷、开放的过程控制效果。

系统采用了新的网络通信技术，信号处理技术，可靠、稳定的软件平台，高效、容错的现场总线技术，采用了超高性能的硬件微处理器及全冗余功能配置和*的软件控制算法，完善的在线故障检测技术，全面提高了系统的可靠性和稳定性，全面帮助企业提高生产效能，帮助用户实现生产过程自动化的大规模联合控制。

K300系统主要由系统硬件和软件平台两大部分组成：

系统硬件采用高性能的微处理器和高精度采集及高稳定性的驱动芯片，输入和输出采用全隔离、闭环监测，实时监测功能电路的运行状态，实现在线故障诊断的硬件基础及“无限接近不停车"IO模块更换的保障。硬件产品包括控制卡模块，通信卡模块，冗余电源卡模块，带诊断冗余功能IO卡模块，继电器接线模块等。

软件平台包含监控软件、算法软件、设备管理软件。