描述
實現(xiàn)安全可靠的化工生產(chǎn)
就目前來看,全球多晶硅的生產(chǎn)工藝主要有:改良西門子法、硅烷法和流化床法。而改良西門子法是目前主流的生產(chǎn)方法。但是這些工藝技術(shù)和設(shè)備僅僅掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中,這些公司的產(chǎn)品占全球多晶硅總產(chǎn)量的90%,它們形成的企業(yè)聯(lián)盟實行技術(shù)封鎖,嚴(yán)禁技術(shù)轉(zhuǎn)讓,形成了短期內(nèi)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)壟斷的局面。
在新光硅業(yè)來看,國內(nèi)尚無量產(chǎn)千噸級多晶硅的先例,工藝的掌握和重要設(shè)備操作經(jīng)驗更是欠缺,如何選好用好一套先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)以最大限度地發(fā)揮設(shè)備效能,減少開車時間,在安全的前提下提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量,同時達(dá)到國家的節(jié)能環(huán)保要求,成為新光硅業(yè)管理層必須克服的一大難題。
而對于霍尼韋爾而言,雖然在國外具備多晶硅項目經(jīng)驗,但是如何建立一個跨區(qū)域協(xié)同一致的項目運(yùn)營團(tuán)隊,將成功的國外經(jīng)驗借鑒過來,從而與客戶一道,主動提供針對新工藝的具有建設(shè)性的全套控制方案也是霍尼韋爾要面臨的最重要挑戰(zhàn)。
簡單來說,多晶硅的生產(chǎn)工藝大致要經(jīng)過石英砂冶煉提純生成工業(yè)硅(Si)、氯化氫(HCl)合成、三氯氫硅(SiHCl3)合成、粗餾和多級精餾得到高純?nèi)葰涔?、三氯氫硅在氫氣(H2)氣氛中高溫還原沉積而在硅棒上生長出多晶硅等主要環(huán)節(jié)。其中,后面4個環(huán)節(jié)廠房的一系列設(shè)備,如氯化氫合成爐、三氯氫硅加壓合成爐、三氯氫硅粗餾、精餾塔提純系統(tǒng)、還原爐等,是項目中自動化控制的重點所在,此外還包括尾氣回收、熱能回收、變配電和凈化廠房等處的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)。
針對用戶生產(chǎn)控制要求,霍尼韋爾提供了一套其應(yīng)用最為成熟的全廠一體化TPS控制平臺,包括全廠主控室,20臺左右GUS操作站與工程師站,40面輔助機(jī)柜以及大量的定制性工程組態(tài)與編程服務(wù),全廠控制節(jié)點規(guī)模高達(dá)10,000點左右。
從運(yùn)行情況來看,作為基于Windows 2000系統(tǒng)開發(fā)的自動化系統(tǒng),TPS完全勝任現(xiàn)場的過程控制,批量控制和控制策略優(yōu)化。在由控制管理網(wǎng)TPN(LCN)、過程控制網(wǎng)UCN構(gòu)成的TPS安全工業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上,系統(tǒng)的高性能過程管理站(HPM)和數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作站等無縫集成,不但實現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)控,更為將來的先進(jìn)控制和管理層優(yōu)化,以及最終實現(xiàn)管控一體化打下了很好的基礎(chǔ)?!伴_車大半年以來,用戶基本沒有出現(xiàn)主動維修要求”,霍尼韋爾HPS部高級銷售經(jīng)理高德勇先生說道。
多晶硅生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)環(huán)境決定了對過程控制系統(tǒng)的基本要求:穩(wěn)定可靠、安全和靈活性。作為典型的化工過程,多晶硅生產(chǎn)過程無疑具有許多安全風(fēng)險?!袄缭诼然瘹浜铣蛇^程中和氫氣還原過程中都有氫氣爆炸危險,而氯氣、氯化氫等又作為化學(xué)污染物具有泄漏的危險”,新光硅業(yè)張總工程師說道,“這些化學(xué)物質(zhì)本身的高腐蝕性及其反應(yīng)環(huán)境,對現(xiàn)場的I/O卡件等數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備堅固可靠性提出了很高的要求?!?br />
從TPS系統(tǒng)高性能過程管理站(HPM)這一最主要的數(shù)據(jù)采集和控制設(shè)備來看,項目中40多面機(jī)柜中的HPM通過采用先進(jìn)的多處理器結(jié)構(gòu)技術(shù),實現(xiàn)了過程中的連續(xù)控制、批量控制和順序控制的綜合應(yīng)用,同時為了適應(yīng)高溫腐蝕性環(huán)境,HPM模塊化的遠(yuǎn)程增強(qiáng)型I/O子系統(tǒng)具有很高的安全等級,并進(jìn)行了鍍膜處理,直接安裝在上述過程區(qū)域,大大減少接線成本。另外,“我們還在關(guān)鍵的一些控制回路上進(jìn)行了全冗余配置以提高可靠性和魯棒性”,霍尼韋爾HPS部項目經(jīng)理張冰先生補(bǔ)充道。
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