PROFIBUS總線(xiàn)橋在多晶硅生產(chǎn)線(xiàn)的應用

摘要

　　PROFIBUS是一種具有廣泛應用范圍的、開(kāi)放的數字通信系統，特別適用于工廠(chǎng)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域。PROFIBUS適合于快速、時(shí)間要求嚴格的應用和復雜的通信任務(wù)。國內某著(zhù)名的多晶硅生產(chǎn)線(xiàn)的主控網(wǎng)絡(luò )采用PROFIBUS現場(chǎng)總線(xiàn)。多晶硅是電子信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電行業(yè)的最重要功能性原料，它對發(fā)展我國電子信息產(chǎn)業(yè)和太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)極為重要。

　　設計者在設計某多晶硅還原爐10KV電控系統時(shí)，需要將施耐德公司生產(chǎn)的繼電保護裝置的參數讀取到Siemens公司的S7-400 PLC和橫河DCS中，并集成到SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)監控系統中，參與實(shí)際的連鎖控制。繼電保護裝置提供RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議為Modbus RTU(Remote Terminal Unit)協(xié)議。為了實(shí)現Modbus RTU協(xié)議到PROFIBUS協(xié)議的轉換，該設計利用北京鼎實(shí)公司生產(chǎn)的Profibus-Modbus網(wǎng)橋(PB-B-MODBUS)實(shí)現 PROFIBUS主站與Modbus設備通訊，然后通過(guò)PLC中的工業(yè)以太網(wǎng)模塊、現場(chǎng)總線(xiàn)模塊連接到企業(yè)SCADA系統中，使二者得到完美的結合。

　　一、系統概述

　　多晶硅還原爐電氣系統的主要設備是大功率調壓器。調壓器所帶負載是多晶硅棒串聯(lián)而成的純電阻負載。調壓器的作用實(shí)際上是對負載電阻進(jìn)行電加熱，并且保持硅棒表面溫度恒定（一般1080℃）。硅棒串聯(lián)而成的電阻是一個(gè)變化的電阻：第一，硅棒溫度從常溫上升到1000℃，Φ8 直徑硅芯電阻從幾百kΩ下降到幾十Ω；第二，保持硅棒表面溫度1080℃，硅棒直徑從Φ8增加到Φ150，硅棒電阻從幾十Ω下降到幾十mΩ?？梢?jiàn)硅棒電阻大范圍變動(dòng)引起調壓器輸出電壓和電流的調節范圍大是這種調壓器的設計特點(diǎn)。按照實(shí)際工作的性質(zhì)，調壓器分為硅棒溫度從常溫加熱到1000℃的預熱調壓器和硅棒直徑從Φ8增加到最終直徑并且始終保持硅棒表面溫度1080℃的還原調壓器。

　　多晶硅還原爐電氣系統主要功能是：

　　1． 對管轄的所有還原爐電氣設備（調壓器、變壓器、開(kāi)關(guān)柜）進(jìn)行數字通信。

　　2． 對管轄的所有還原爐電氣設備的電氣數據進(jìn)行畫(huà)面顯示和曲線(xiàn)記錄，并且對所有還原爐電氣設備的故障進(jìn)行畫(huà)面提示和記錄。

　　PB-B-MODBUS總線(xiàn)橋主要應用在還原爐開(kāi)關(guān)柜與PROFIBUS主控系統的通訊。該系統采用雙冗余PROFIBUS和光纖通信，可靠性高、抗干擾能力強。

圖1 還原爐電氣控制原理

　　二、系統網(wǎng)絡(luò )結構

　　在該多晶硅（控制10KV多晶硅還原爐）生產(chǎn)線(xiàn)分為兩期進(jìn)行建設，兩期生產(chǎn)線(xiàn)都采用PROFIBUS DP作為主控網(wǎng)絡(luò )。第一期采用西門(mén)子S7 400H冗余PLC，配置軟件使用STEP 7。

圖2 基于西門(mén)子S7 400的控制系統

　　第二期工程主控系統采用橫河DCS，配置軟件為SYCON。