一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统及控制方法与流程

本发明涉及基板玻璃生产领域，具体是一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统及控制方法。

背景技术：

1、基板玻璃是指用于半导体器件、平板显示器件等领域的玻璃材料，通常是在石英玻璃或硼硅玻璃基板上进行制造加工，其表面平整度、光学特性、机械强度等性能要求较高。基板玻璃适用于半导体芯片、平板显示器、光纤器件等高科技领域，用于电子、信息、通讯、生物、医疗等行业。基板玻璃的特点是高度平整、光学透明度高、厚度均匀、化学稳定性好、热膨胀系数小等。载板玻璃适用于电子封装、印刷电路板、光学玻璃、玻璃陶瓷等领域，用于消费电子、汽车、家电等行业。

2、基板玻璃制造过程中的特殊环境，如高温、高压、酸性-中性-碱性的环境变更等，所以基板玻璃生产过程中所用炉体上安装有数百个不同类型的加热器。依靠传统的电气控制设备和方法，控制难度高，且无法满足工艺控制要求。

3、因此需要一种对基板玻璃生产过程中的设备和工艺进行远程精确控制，能够高效、安全地将分散在不同工艺段，不同位置的数百个加热回路远程精确控制的加热系统。

技术实现思路

1、对于现有存在的一些问题，本发明的目的在于提供一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明公开了一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，包括dcs系统、电气控制柜、变压器组、加热元件和检测器件柜；

4、所述dcs系统通过profibus dp总线与电气控制柜通讯连接；

5、电气控制柜通过电缆与变压器组连接；

6、变压器组通过耐高温电缆与加热元件连接；

7、检测器件柜内部设有多组检测器件，检测器件柜中检测器件的检测点均设置在现场，检测器件的检测点输入端分别与变压器组、加热元件连接，

8、检测器件柜中检测器件输出端通过导线与dcs系统连接。

9、作为本发明进一步的方案：所述的dcs系统包括服务器、操作站、交换机、控制器、输入输出模块、报警模块及其dcs系统安装柜，dcs系统安装在工艺中控室中。

10、作为本发明进一步的方案：所述的电气控制柜包括接触器、电源、调功器及其电气安装柜，电气安装柜上设置有远程/本地转换开关、停止/运行转换开关，电气安装柜上安装在电气控制室。

11、作为本发明进一步的方案：所述的变压器组包括隔离变压器以及安装隔离变压器所用的底座、架体、平台，变压器组放置在独立设置的变压器间。

12、作为本发明进一步的方案：所述的加热元件包括多组铂金材质加热器、硅碳材质加热器、铁铬铝材质加热器，加热元件安装在基板玻璃生产的炉体上，加热元件覆盖设有保温材料。

13、作为本发明进一步的方案：所述的检测器件柜内部设有电流检测元件、电压检测元件、温度检测元件、热电偶、变送器、信号隔离器，检测器件柜安装在现场或距离现场较近的控制室，电流检测元件、电压检测元件、温度检测元件为控制提供调整量变化和控制效果的数据。

14、作为本发明进一步的方案：所述的dcs系统与电气控制柜之间连接的每一根profibus dp总线的末端外设dp终端电阻，用于提高dp信号的稳定性和dp信号的抗干扰性；所述的dcs系统安装有的屏蔽地线，dcs系统的输入/输出信号电缆屏蔽层均与屏蔽地线连接。

15、第一方面，本发明还公开了一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统的控制方法，其方法步骤如下：

16、s1、操作dcs系统控制画面模块，dcs控制画面模块在dcs上位机操作站上操作；

17、4)操作工艺控制，操作加热器的控制回路，根据实际情况通过控制模式切换选择窗口对控制模式进行切换，通过自动/手动切换选择窗口对操作模式进行切换；

18、5)工艺和设备数据的存储、监视，对工艺和设备的回路的电流、电压、功率和炉体温度以及在线数据和历史数据进行存储、监视；

19、6)工艺和设备异常报警，当加热控制中的电流、电压、功率、温度发生异常时，异常信息显示窗口上显示设备的故障信息，报警语音进行报警，当报警消除后异常信息显示窗口上消除报警信息；

20、s2、操作dcs系统控制程序，dcs上位机操作站下发操作数据给dcs系统控制程序，操作数据包括目标设定值sp、目标开度op、比例p/积分i/微分d设定值、电流/电压/功率安全值和报警值设定、调整速率设定值；操作dcs系统控制程序接收dcs控制画面模块下发的操作数据，进行程序运算，运算结果通过dp总线进行寻址传送到对应的调功器；

21、1)初始化和激活控制程序中的硬件组态，为软件组态提供平台；硬件组态包含控制器、输入输出模块、网络接口模块、dp通讯模块、报警模块、交换机、操作站、服务器，完成dcs硬件在系统中的初始化和激活；

22、2)启动软件组态进行程序的运行，软件组态包括现场检测数据采集程序、控制条件筛选和判断程序、自动/手动控制模式切换程序、温度/功率/电流/电压控制方式切换程序、控制范围设定程序、比例p/积分i/微分d调节控制程序、dp控制程序、异常报警控制程序。

23、作为本发明进一步的方案：所述的步骤s2的阶段2)中启动自动/手动控制模式切换程序包括开环控制方式程序、闭环控制方式程序，开环控制方式程序包括电流开环控制、电压开环控制、功率开环控制、温度开环控制；闭环控制方式程序包括电流闭环控制、电压闭环控制、功率闭环控制、温度闭环控制方式；闭环控制的输出开度op根据电流、电压、功率、温度的设定值sp与实时反馈值pv做自动调整，开环控制的输出开度op为手动给定开度op，与设定值sp无关，不随电流、电压、功率、温度的实时反馈值pv做调整。

24、作为本发明进一步的方案：所述的步骤s2的阶段2)中dp控制程序包含dp输入/输出通道程序、传输数据输入/输出程序，dp输入/输出通道程序包含模拟量输入/输出通道和数字量输入/输出通道组态；传输数据输入/输出程序包含从下发给调功器的电流电压功率值、从调功器回读的功率电流电压值、调功器的本地/远程信号、运行状态、负载端故障信号、输出限制信息。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、本发明调功器，隔离变压器，加热器电连接，组成一个单独的加热回路，在基板玻璃生产中实际加热回路使用量已经达到数百个，所有控制回路与dcs系统通过dp总线通讯连接，由dcs控制系统实现设备和工艺的远程控制，为基板玻璃生产所用炉体的温度控制提供了稳定，可靠的控制方法。

27、本发明实现了远程控制并实时监控现场设备和工艺数据，多种控制方式和控制模式运行，是一个集计算机，控制和通讯技术为一体的集合，为基板玻璃生产中炉体温度的精确控制发挥了关键的作用，并成功应用到多条产线。

技术特征：

1.一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，其特征在于，包括dcs系统(1)、电气控制柜(2)、变压器组(3)、加热元件(4)和检测器件柜(5)；

2.根据权利要求1所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，其特征在于，所述的dcs系统(1)包括服务器、操作站、交换机、控制器、输入输出模块、报警模块及其dcs系统安装柜，dcs系统(1)安装在工艺中控室中。

3.根据权利要求2所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，其特征在于，所述的电气控制柜(2)包括接触器、电源、调功器及其电气安装柜，电气安装柜上设置有远程/本地转换开关、停止/运行转换开关，电气安装柜上安装在电气控制室。

4.根据权利要求3所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，其特征在于，所述的变压器组(3)包括隔离变压器以及安装隔离变压器所用的底座、架体、平台，变压器组(3)放置在独立设置的变压器间。

5.根据权利要求4所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，其特征在于，所述的加热元件(4)包括多组铂金材质加热器、硅碳材质加热器、铁铬铝材质加热器，加热元件(4)安装在基板玻璃生产的炉体上，加热元件(4)覆盖设有保温材料。

6.根据权利要求5所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，所述的检测器件柜(5)内部设有电流检测元件、电压检测元件、温度检测元件、热电偶、变送器、信号隔离器，检测器件柜(5)安装在现场或距离现场较近的控制室，电流检测元件、电压检测元件、温度检测元件为控制提供调整量变化和控制效果的数。

7.根据权利要求6所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统，所述的dcs系统(1)与电气控制柜(2)之间连接的每一根profibus dp总线的末端外设dp终端电阻，用于提高dp信号的稳定性和dp信号的抗干扰性；所述的dcs系统(1)安装有的屏蔽地线，dcs系统(1)的输入/输出信号电缆屏蔽层均与屏蔽地线连接。

8.权利要求1-7任一所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统的控制方法，其特征在于，方法步骤如下：

9.根据权利要求8所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s2的阶段2)中启动自动/手动控制模式切换程序包括开环控制方式程序、闭环控制方式程序，开环控制方式程序包括电流开环控制、电压开环控制、功率开环控制、温度开环控制；闭环控制方式程序包括电流闭环控制、电压闭环控制、功率闭环控制、温度闭环控制方式；闭环控制的输出开度op根据电流、电压、功率、温度的设定值sp与实时反馈值pv做自动调整，开环控制的输出开度op为手动给定开度op，与设定值sp无关，不随电流、电压、功率、温度的实时反馈值pv做调整。

10.根据权利要求9所述的一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统的控制方法，其特征在于，所述的步骤s2的阶段2)中dp控制程序包含dp输入/输出通道程序、传输数据输入/输出程序，dp输入/输出通道程序包含模拟量输入/输出通道和数字量输入/输出通道组态；传输数据输入/输出程序包含从下发给调功器的电流电压功率值、从调功器回读的功率电流电压值、调功器的本地/远程信号、运行状态、负载端故障信号、输出限制信息。

技术总结本发明公开了一种基板玻璃生产过程中使用的加热系统及控制方法，属于基板玻璃生产领域，包括DCS系统、电气控制柜、变压器组、加热元件和检测器件柜；所述DCS系统通过Profibus DP总线与电气控制柜通讯连接；电气控制柜通过电缆与变压器组连接；变压器组通过耐高温电缆与加热元件连接；检测器件柜内部设有多组检测器件，检测器件柜中检测器件的检测点均设置在现场，检测器件的检测点输入端分别与变压器组、加热元件连接，检测器件柜中检测器件输出端通过导线与DCS系统连接。本发明由DCS控制系统实现设备和工艺的远程控制，多种控制方式和控制模式运行，为基板玻璃生产所用炉体的温度控制提供了稳定，可靠的控制方法。技术研发人员：刘玉宏,李继彬,张劲夫受保护的技术使用者：彩虹（合肥）液晶玻璃有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26