一种还原炉生产过程的控制方法和控制装置与流程

1.本发明具体涉及一种还原炉生产过程的控制方法和控制装置。


背景技术：

2.随着边缘计算、大数据、aiot、虚拟化等新信息技术日益成熟，流程行业正在围绕“提质、降本、增效、控险”目标，建设高水准的智能化工厂。当前，复杂流程行业生产过程控制普遍存在以下问题：控制参数设定依赖人工决策，控制过程无法实现全流程自动化；人工经验作主导的生产模式，未形成体系化的智能控制策略；质量管理、过程优化，现有控制系统无法满足；整体难以达到理想控制效果。
3.还原炉作为多晶硅行业的核心装置，其生产过程具有多变量、强耦合、大滞后、高能耗、过程时变、机理复杂等的特点。部分炉内关键反应状况无法实时数字化，无法通过传统建模手段建立数学模型，是行业内长期难以解决的痛点，其运行效果直接影响到企业的整体效益。
4.目前，业内仍以dcs控制为主，操作员按照经验料表定时进行物料参数下发，实时观测原炉内情况并依据经验调整进炉物料的比例，导致还原炉的tcs(三氯氢硅)流量、氢气流量、电流大小等参数调整不够准确，且调整标准不统一等问题，进而造成产品的品质参差不齐。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种还原炉生产过程的控制方法和控制装置，能够实现对还原炉生产过程中tcs流量、氢气流量和电流的精确控制，进而能够统一产品标准，提高产品品质。
6.根据本发明第一方面的实施例，提供一种还原炉生产过程的控制方法，包括：
7.s1：获取还原炉的雾化累计值和六相电流值。
8.s2：获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流。
9.s3：根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态。
10.s4：根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制。
11.优选的，步骤s2具体包括：s21:获取还原炉的料表设定数据和实时电压；s22:根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；其中，所述料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量。所述步骤s22具体包括：s221：根据所述tcs设定流量，得出所述还原炉的tcs实时流量；s222：根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流量，得出所述还原炉的氢气实时流量；s223：根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得出所述还原炉中的实时电流。
12.优选的，所述步骤s222：根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流
量，得到所述还原炉的氢气实时流量，具体包括：将所述黄金电压曲线分解为多个标准周期，得到每一标准周期所对应的电压设定值；根据所述实时电压、所述电压设定值和所述氢气设定流量，得到每一标准周期内的所述还原炉的氢气实时流量。
13.优选的，所述根据所述实时电压、所述电压设定值和所述氢气设定流量，得到每一标准周期内的所述还原炉的氢气实时流量，具体包括：在初始标准周期内，根据所述氢气设定流量，向所述还原炉提供氢气，从而得到初始标准周期内的氢气实时流量；之后每一标准周期，均获取一次当前标准周期内所述还原炉中的实际电压，并计算所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a；根据所述差值a来控制所述还原炉的氢气实时流量：若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＞0，则降低所述还原炉中的氢气流量，直至所述实际电压等于所述电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＝0，则保持所述还原炉中的氢气流量不变，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＜0，则提高所述还原炉中的氢气流量，直至所述实际电压等于所述电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；如此循环，直至控制过程结束。
14.优选的，所述步骤s223：根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得到所述还原炉中的实时电流，包括：在前三个标准周期内，根据所述电流设定值，向所述还原炉提供电流，从而得到前三个标准周期内的实时电流；之后的每三个所述标准周期，均根据所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，对所述电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流；如此循环，直至控制过程结束。
15.优选的，所述之后的每三个所述标准周期，均根据所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，对所述电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流，具体包括：比较所述氢气实时流量和所述氢气设定流量之间的大小：若所述氢气实时流量大于所述氢气设定流量，则将所述电流设定值减去第一电流调节值，得到当前的实时电流；若所述氢气实时流量小于或等于所述氢气设定流量，则计算所述氢气实时流量和所述氢气设定流量之间的差值，并获取所述还原炉的氢气差值阈值：若所述差值的数值小于或等于所述差值阈值，则保持上一周期的所述电流设定值，从而得到当前的实时电流；若所述差值的数值大于所述差值阈值，则将所述电流设定值增加第二电流调节值，得到当前的实时电流。
16.优选的，所述步骤s3：根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态，具体包括如下步骤：根据所述雾化累计值，判断所述还原炉中的雾化状态，所述雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态；根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态；根据所述还原炉中的雾化状态和缺相状态，判断所述还原炉是否存在异常状态：若所述还原炉处于雾化稳定状态，并且，不存在缺相状态时，则判定所述还原炉不存在异常状态；否则，判定所述还原炉存在异常状态。
17.优选的，所述根据所述雾化累计值，判断所述还原炉的雾化状态，具体包括：获取所述还原炉的第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值，其中，第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值依次增大；将所述雾化阈值与所述雾化累计值进行比较：若所述雾化累计值小于等于第一雾化阈值，则判断所述还原炉目前处于雾化清晰状态；若所述雾化累计值大于所述第一雾化阈值，且小于第二雾化阈值，则判断
所述还原炉处于雾化稳定状态；若所述雾化累计值大于等于所述第二雾化阈值，且小于第三雾化阈值，则判断所述还原炉处于轻度雾化状态；若所述雾化累计值大于等于所述第三雾化阈值，且小于第四雾化阈值，则判断所述还原炉处于中度雾化状态；若所述雾化累计值大于等于所述第四雾化阈值，则判断所述还原炉处于重度雾化状态。
18.优选的，所述根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态，具体包括：所述六相电流值包括：a1相、b1相、c1相、a2相、b2相和c2相的电流值；若所述六相电流值均不为0，则判定所述还原炉不存在缺相状态；若所述a2和/或c2相的电流为0，则判定所述还原炉存在缺相状态，且处于缺相4对棒的状态；若所述a1、b1、c1和/或b2相的电流为0，则判定所述还原炉中存在缺相状态，且处于缺相8对棒的状态。
19.优选的，所述步骤s4：根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制，具体包括：若判断所述还原炉不存在异常状态，则根据所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流对所述还原炉进行控制；若判断所述还原炉存在异常状态，则根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；根据修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对所述还原炉进行控制。
20.优选的，所述异常状态的类型包括：雾化异常状态和缺相状态；所述根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，具体包括如下步骤：若所述还原炉处于雾化异常状态，则对所述还原炉进行雾化修正；若所述还原炉处于缺相状态，则对所述还原炉进行缺相修正。
21.优选的，所述雾化异常状态为所述还原炉处于雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态的其中一种；若所述还原炉处于雾化异常状态，则对所述还原炉进行雾化修正，具体包括：若所述还原炉处于雾化清晰状态：所述tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值降低第一电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于轻度雾化状态:所述tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第二电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于中度雾化状态:将所述tcs实时流量下降第一流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第三电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于重度雾化状态:将所述tcs实时流量下降第二流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第
四电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；停止执行所述步骤s223，所述实时电流保持不变，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束。
22.优选的，所述缺相状态为所述还原炉处于缺相4对棒的状态或缺相8对棒的状态；若所述还原炉处于缺相状态，则对所述还原炉进行缺相修正，具体包括如下步骤：若判定所述还原炉中的缺相状态为缺相4对棒：将所述tcs实时流量减少第三流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；根据所述第三流量修正值，按比例降低所述氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，将所述实时电流提高第一调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；本次缺相修正结束；若判定所述还原炉中的缺相状态为缺相8对棒：将所述tcs实时流量减少第四流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；根据所述第四流量修正值，按所述比例降低所述氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，将所述实时电流提高第二调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；本次缺相修正结束。
23.根据本发明第二方面的实施例，提供一种还原炉生产过程的控制装置，包括采集模块、处理模块、判断模块和控制模块。所述采集模块，用于获取还原炉的雾化累计值和六相电流值；所述处理模块，用于获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；所述判断模块，与所述采集模块连接，用于根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态；所述控制模块，分别与所述处理模块和所述判断模块连接，用于根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制。
24.优选的，所述处理模块包括第一处理器和第二处理器；所述第一处理器，用于获取还原炉的料表设定数据和实时电压；其中，所述所述料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量；所述第二处理器，与所述第一处理器连接，用于根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；其中，所述第二处理器包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元；所述第一计算单元，与所述第一处理器连接，用于根据所述tcs设定流量，得出所述还原炉的tcs实时流量；所述第二计算单元，与所述第一处理器连接，用于根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流量，得出所述还原炉的氢气实时流量；所述第三计算单元，与所述第一处理器和所述第二计算单元连接，用于根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得出所述还原炉中的实时电流。
25.优选的，所述判断模块包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元；所述第一判断单元，与所述采集模块连接，用于根据所述所述雾化累计值，判断所述还原炉中的雾化状态，所述雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态；当判定所述还原炉中的雾化状态为雾化稳定状态时，发出第一状态信号；当判定所述还原炉中的雾化状态为雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态、重度雾化状态其中之一时，发出第二状态信号；所述第二判断单元，与所述采集模块连接，用于根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态：当判定所述还原炉中不存在缺相状态时，发出第三状态信号，当判定所述还原炉中存在缺相状态时，发出第四状态信号；所述第三判断单元，与所述第一判断单元和所述第二判断单元连接，用于根据所述还原炉中的
雾化状态和缺相状态，判断所述还原炉是否存在异常状态：当同时接收到第一状态信号和所述第三状态信号时，判定所述还原炉不存在异常状态，并发出执行信号；当接收到第二状态信号、第四状态信号其中之一时，判定所述还原炉存在异常状态，并发出修正信号。
26.优选的，所述控制模块包括修正单元和执行单元；所述执行单元，与所述第三判断单元连接，用于接收所述执行信号，并在接受到执行信号时，根据所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流对所述还原炉进行控制；所述修正单元，分别与所述第三判断单元和所述执行单元连接，用于接收所述修正信号，并在接收到所述修正信号时，根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流,并向所述执行单元发出反馈信号；所述执行单元还用于接收所述反馈信号，并根据修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对所述还原炉进行控制。
27.本发明中的还原炉生产过程的控制方法通过采集雾化累计值和六相电流值，来判断还原炉是否存在异常状态。然后根据异常状态的判定结果和获取到的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来对还原炉进行控制。具体地，如果判断还原炉存在异常状态，对还原炉中的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，再根据修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来控制还原炉的生产。因此，本方法通过判断还原炉是否存在异常状态，并根据异常状态对tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流的进行及时修正，能够实现对还原炉生产过程中tcs流量、氢气流量和电流的精确控制，进而能够统一产品标准，提高产品品质。
附图说明
28.图1是本发明一些实施例中的还原炉生产过程的控制方法的流程图；
29.图2是本发明一些实施例中的还原炉生产过程的控制方法的步骤s2的具体步骤的流程图；
30.图3是本发明一些实施例中的还原炉生产过程的控制方法的步骤s22的具体步骤的流程图；
31.图4是本发明一些实施例中的还原炉生产过程的控制装置的架构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
33.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，所涉及的每个单元、模块可仅对应一个实体结构，也可由多个实体结构组成，或者，多个单元、模块也可集成为一个实体结构；所涉及的单元、模块可通过软件的方式实现，也可通过硬件的方式来实现，例如单元、模块可位于处理器中。
35.在本发明的描述中，在不冲突的情况下，本发明的流程图和框图中所标注的功能、
步骤可按照不同于附图中所标注的顺序发生。
36.实施例1
37.请参阅图1，本发明公开一种还原炉生产过程的控制方法，包括如下步骤：
38.s1：获取还原炉的雾化累计值和六相电流值。
39.s2：获取还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流。
40.s3：根据雾化累计值和六相电流值，判断还原炉是否存在异常状态。
41.s4：根据异常状态的判定结果和tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，对还原炉进行控制。
42.需要说明的是，tcs，即三氯氢硅，是还原炉生产多晶硅的主要原材料。另外，在多晶硅生产过程中，还需要控制氢气流量和电流大小，以提高多晶硅的生产品质。
43.目前，tcs流量、氢气流量和实时电流大小，主要依靠操作员按照经验料表定时进行物料参数下发，实时观测原炉内情况并依据经验调整进炉物料的比例。凭借经验调整进料比例，难免存在标准不统一的问题，进而造成产品品质参差不齐，且生产效率低。
44.在本实施例中，通过采集雾化累计值和六相电流值，来判断还原炉是否存在异常状态:如果不存在异常状态，则直接根据获取到的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来对还原炉进行控制；如果判断还原炉存在异常状态，对还原炉中的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，并根据修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来控制还原炉的生产。
45.因此，本方法通过雾化累计值和六相电流值来判断还原炉是否存在异常状态，能够实现判断标准的统一化，而且，通过对tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流的进行及时修正，能够实现对还原炉生产过程中tcs流量、氢气流量和电流的精确控制，进而能够统一产品标准，提高产品品质。
46.请参阅图2，在本实施例中，步骤s2具体包括：
47.s21:获取还原炉的料表设定数据和实时电压。
48.s22:根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流。
49.其中，料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量。
50.进一步地，请参阅图3，步骤s22具体包括：
51.s221：根据tcs设定流量，得出还原炉的tcs实时流量；
52.s222：根据实时电压、黄金电压曲线和氢气设定流量，得出还原炉的氢气实时流量；
53.s223：根据电流设定值、氢气实时流量和氢气设定流量，得出还原炉中的实时电流。
54.需要说明的是，在初始阶段，首先按照tcs设定流量向还原炉提供tcs(三氯氢硅)，此时，还原炉中的tcs实时流量值即为tcs设定流量。类似地，在初始阶段，还原炉中的氢气实时流量为氢气设定流量；实时电流即为还原炉的电流设定值。在一段时间后，则需要依据实时电压、氢气实时流量和氢气设定流量来控制氢气进料的实时流量。需要说明的是，当还原炉中的氢气流量改变时，还原炉中的实时电压会随之改变，黄金电压曲线即为还原炉的最优炉次时间与电压之间的对应关系，还原炉中的实时电压需要尽量贴合于黄金电压曲
线，则需要实时调整氢气实时流量，以使得实时电压贴近于黄金电压曲线。另外，由于氢气实时流量的改变，还原炉中的实时电流也需要随之调整。此时，根据电流设定值和氢气实时流量、氢气设定流量来控制还原炉中的实时电流。
55.需要说明的是，本控制方法可以通过采用可编程的控制装置来实现自动化控制，进而实现还原炉的自动化判定和自动化进料。例如，控制装置可以采用中科时代的ch20x工智机，其主要配置为：海光c863331e处理器、bga1515dm1、16gb内存、256gbcf盘；主要接口为：2x100/1000base-t(x)、vga、4xusb3.0、1xrs232/422/485、1xcan、1xcfas。
56.当然，可以理解的是，在通过控制装置来执行本控制方法的操作步骤之前，需要先将控制装置进行数据初始化操作。控制装置中包括人工dcs干预模式和软件自动控制模式，人工dcs干预模式为工作人员根据经验通过dcs系统直接向还原炉发出进料指令；而在软件自动控制模式下，则是通过控制装置中的软件对进料流量和电流进行自动控制，以及自动调整。
57.进一步地，在还原炉的实际生产的过程中，前3h为容易出现波动的阶段，需要进行人工监督，以便于在出现危险状态警报时，能够及时应对。危险状态报警包括：取消所述自动投放程序，人为增加或减少三氯氢硅(tcs)流量、氢气流量和六相电流的大小。
58.如果在前3h内，均无异常情况，则会无扰动地切换到软件自动控制模式。而如果在前3h内，出现了人工干预的情况，则需要重新计时，直至3h后，切换到软件自动控制。
59.在本实施例中，控制装置对于切换模式的判定步骤如下：
60.获取本次投切切换的人工干预标志类型、还原炉工作时长、氢气实时流量；
61.根据本次投切切换的人工干预标志类型进行判断：
62.若判断本次投切切换为三小时系统自动切换到软件控制，则推断程序正常运行，各项数值均按照设定数值计算；
63.若判断本次投切切换为人工dcs干预系统切换到软件控制，则推断程序重新运行，各项设定数值需根据当前时刻的氢气实时流量和当前还原炉工作时间，重新加三个小时来进行判定。
64.在本实施例中，控制装置可以从nrt(非实时系统)获取还原炉的料表设定数据，还可以从nrt(非实时系统)中获取预设电流上下限，tcs上下限，氢气流量上下限等数据。另外，控制装置可以从dcs系统获取还原炉中的实时电压数值、tcs实时流量数值等。具体过程如下：
65.根据料表设定数据，获取电流设定值、升幅值以及上下限；
66.根据料表设定数据，获取tcs设定流量以及上下限；
67.根据料表设定数据、tcs设定流量以及tcs实时流量值，获取氢气料表设定流量以及上下限。
68.进一步地，控制装置可以根据tcs设定流量、氢气设定流量，计算料表tcs与氢气流量之间的配比：(h2流量/2.02)/(tcs流量/135.5)。
69.在本实施例中，步骤s221：根据tcs设定流量，得出还原炉的tcs实时流量。具体地，在正常情况下，即还原炉处于雾化稳定状态，且没有出现缺相现象时，执行单元根据tcs设定流量向还原炉提供tcs，从而得到还原炉的tcs实时流量，此时，tcs实时流量即为tcs设定流量。当还原炉中出现异常情况后，则需要对tcs设定流量进行修正，此时，还原炉中的tcs
实时流量为修正后的tcs设定流量。
70.进一步地，tcs流量的上下限为tcs设定流量
±
15％-25％。
71.在本实施例中，步骤s222：根据实时电压、黄金电压曲线和氢气设定流量，得出还原炉的氢气实时流量，具体包括：
72.将黄金电压曲线分解为多个标准周期，得到每一标准周期所对应的电压设定值；
73.根据实时电压、电压设定值和氢气设定流量，得出每一标准周期内的还原炉的氢气实时流量。
74.需要说明的是，黄金电压曲线是还原炉的最优炉次时间与电压之间的关系，即黄金电压曲线是预先给定好的还原炉在时间轴上的最优电压。黄金电压曲线作为给定值，调节氢气流量。当还原炉中的氢气实时流量提高之后，电压升高趋势比较明显。然而，提氢量和电压上升之间没有很明确的对应关系，也没有具体参数来表明提氢量与电压变化之间的对应关系。氢气流量测量值波动比较大，需进行滤波处理，取10个测量值的平均值作为实时氢气流量。因此，氢气的控制主要是基于黄金电压曲线，目的是使实时总电压接近黄金电压曲线。
75.具体地，将黄金电压曲线分解为多个标准周期，得到每一标准周期内的电压设定值，包括如下步骤：
76.首先，将黄金电压曲线分解为1h为周期的电压数据，然后，通过dcs设备获取还原炉的设定工作时长，设定工作时长以分钟为单位。根据设定好的工作时长划分为多个标准周期，进而得到每个标准周期所对应的电压设定值。每个标准周期中黄金电压曲线所对应的电压值，即为电压设定值。其中，每个标准周期的时间长度为3mins。
77.进一步地，根据实时电压、电压设定值和氢气设定流量，得到还原炉的每一标准周期内的氢气实时流量，具体包括：
78.在初始标准周期内，根据氢气设定流量，向还原炉提供氢气，从而得到初始标准周期内的氢气实时流量；
79.之后每一标准周期，均获取一次当前标准周期内还原炉中的实际电压，并计算实际电压与电压设定值之间的差值a；
80.根据差值a来控制还原炉的氢气实时流量：
81.若实际电压与电压设定值之间的差值a＞0，则降低还原炉中的氢气流量，直至实际电压等于电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；
82.若实际电压与电压设定值之间的差值a＝0，则保持还原炉中的氢气流量不变，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；
83.若实际电压与电压设定值之间的差值a＜0，则提高还原炉中的氢气流量，直至实际电压等于电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；
84.如此循环，直至控制过程结束。
85.需要说明的是，初始标准周期内的氢气实时流量即为氢气设定流量。之后每一周期，均根据实际电压与电压设定值之间的差值，以上一周期中的氢气实时流量为基准，对氢气实时流量进行调整，得到当前周期的氢气实时流量。换言之，计算实际电压和基线电压的差值，若差值为负值，以上一时刻(即3min前)的氢气流量为基准，提高氢气的量。若差值为正值，则降低氢气的量。每个时刻的氢气的基准都是以前一周期(3min前)的氢气流量为基
准。若差值为零，则保持上一时刻的氢气流量不变。
86.进一步地，当控制装置在判定还原炉投切切换至软件自动控制后，即到3h时实现无扰动切换，将黄金电压曲线中的3-6h的总电压曲线替换成新的黄金电压曲线，新的黄金电压曲线为3h实际电压曲线和黄金电压曲线中的6h的电压连成直线后得到。之后则根据新的黄金电压曲线来调节氢气流量。
87.在本实施例中，氢气流量的上限为按照时间轴的料表流量的1-1.5倍。氢气流量的下限为按照时间轴的氢气设定流量的摩尔比*0.8，即(0.8*氢气流量设定值*tcs实时值)/tcs料表值。
88.若判断氢气流量到达上限，则压线运行，同时黄金电压基线(即为当前周期的电压设定值)降低0.1％-0.5％；若判断氢气流量到达下限，则压线运行，同时黄金电压基线(即为当前周期的电压设定值)升高0.1％-0.5％。
89.进一步地，12h之前，tcs与氢气之间的摩尔比不得小于1.3-1.8，若摩尔比小于1.3-1.8，则需要调整氢气的量，而tcs还是按照料表的流量来执行。
90.具体地，氢气实时流量的调节过程可以通过pid控制器来实现。pid控制器中的比例系数的调节时间范围为3-12、12-30、30
‑‑
100前面大后面小，而微分系数前面小后面大。
91.在本实施例中，步骤s223：根据电流设定值、氢气实时流量和氢气设定流量，得出还原炉中的实时电流，包括如下步骤：
92.在前三个标准周期内，根据电流设定值，向还原炉提供电流，从而得到前三个标准周期内的实时电流；
93.之后的每三个标准周期，均根据氢气实时流量和氢气设定流量，对电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流；
94.如此循环，直至控制过程结束。
95.具体地，之后的每三个标准周期，均根据氢气实时流量和氢气设定流量，对电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流，具体包括：
96.比较氢气实时流量和氢气设定流量之间的大小：
97.若氢气实时流量大于氢气设定流量，则将电流设定值减去第一电流调节值，得到当前的实时电流；
98.若氢气实时流量小于或等于氢气设定流量，则计算氢气实时流量和氢气设定流量之间的差值，并获取还原炉的氢气差值阈值：
99.若差值的数值小于或等于差值阈值，则保持上一周期的电流设定值，从而得到当前的实时电流；
100.若差值的数值大于差值阈值，则将电流设定值增加第二电流调节值，得到当前的实时电流。
101.具体地，第一电流调节值为0.55a-1.5a，第二电流调节值为0.5a-1.5a。优选地，第一电流调节值为0.55a，第二电流调节值为0.5a。
102.示例性地，在还原炉生产过程中，未出现异常时，电流按照电流设定值运行。一段时间后，通过检测氢气流量的大小，来判断是否需要调节电流。若判断氢气实时流量大于料表流量(即氢气设定流量)时，六相电流都下降，三个标准周期调节一次，每个周期3分钟，就相当于9分钟判断一次，调节一次。具体地，氢气流量每超1kg，六相电流下降0.55a。若判断
氢气实时流量小于氢气设定流量时，且两者之间的差值大于差值阈值时，六相电流都上升，三个周期调节一次，每个周期3分钟，就相当于9分钟判断一次，调节一次。其中，差值阈值为5kg-17kg,优选地，差值阈值为10kg。当氢气设定流量与氢气实时流量之间的差值的每超过差值阈值1kg，六相电流分别升高0.5a。若判断氢气实时流量小于氢气设定流量时，且两者之间的差值小于或等于差值阈值时，六相电流保持不变。
103.进一步地，雾化控制电流优先级高于氢气超料表控制。调节电流上下限为料表电流
±
5％-15％。
104.另外，还原炉在一段时间的生产过后，难免会产生一些雾化偏差和缺相故障，此时，则需要判断还原炉是否出现异常，并根据异常状态的类型来修正tcs的实时流量、氢气实时流量和实时电流。
105.在本实施例中，根据雾化累计值和六相电流值，判断还原炉是否存在异常状态，具体包括如下步骤：
106.根据雾化累计值，判断还原炉中的雾化状态，雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态；
107.根据六相电流值，判断还原炉中是否存在缺相状态；
108.根据还原炉中的雾化状态和缺相状态，判断还原炉是否存在异常状态：
109.若还原炉处于雾化稳定状态，并且，不存在缺相状态时，则判定还原炉不存在异常状态；
110.否则，判定还原炉存在异常状态。
111.其中，上述的根据雾化累计值，判断还原炉的雾化状态，具体包括：
112.获取还原炉的第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值，其中，第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值依次增大；
113.将雾化阈值与雾化累计值进行比较：
114.若雾化累计值小于等于第一雾化阈值，则判断还原炉目前处于雾化清晰状态；
115.若雾化累计值大于第一雾化阈值，且小于第二雾化阈值，则判断还原炉处于雾化稳定状态；
116.若雾化累计值大于等于第二雾化阈值，且小于第三雾化阈值，则判断还原炉处于轻度雾化状态；
117.若雾化累计值大于等于第三雾化阈值，且小于第四雾化阈值，则判断还原炉处于中度雾化状态；
118.若雾化累计值大于等于第四雾化阈值，则判断还原炉处于重度雾化状态。
119.具体地，每3min采集一次雾化偏差值，若采集的雾化偏差值超过5，则按照5来处理。需要说明的是，雾化偏差值是指还原炉中的雾化实时值与雾化标准值之间的差值。本实施例中，雾化累计值是指：采集10次的雾化偏差值，并求和得到当前的雾化累计值，以此作为判定雾化状态的标准。雾化控制的目标是将还原炉中的雾化状态控制在雾化稳定状态。
120.进一步地，第一雾化阈值为3-7，第二雾化阈值为7-9，第三雾化阈值为13-17，第四雾化阈值为23-27。示例性地，第一雾化阈值可以选为4，第二雾化阈值可以选为8，第三雾化阈值可以选为15，第四雾化阈值可以选为25。当雾化累计值小于等于4时，可以判定还原炉处于雾化清晰状态；当雾化累计值大于4且小于8时，还原炉处于雾化稳定状态，将还原炉保
持在雾化稳定状态是执行雾化控制的目标；当雾化累计值大于8且小于15，还原炉处于轻度雾化状态；当雾化累计值大于15且小于25时，还原炉处于中度雾化状态；当雾化累计值大于25时，还原炉处于重度雾化状态。
121.根据六相电流值，判断还原炉中是否存在缺相状态，具体包括：
122.六相电流值包括：a1相、b1相、c1相、a2相、b2相和c2相的电流值；
123.若六相电流值均不为0，则判定还原炉不存在缺相状态；
124.若a2和/或c2相的电流为0，则判定还原炉存在缺相状态，且处于缺相4对棒的状态；
125.若a1、b1、c1和/或b2相的电流为0，则判定还原炉中存在缺相状态，且处于缺相8对棒的状态。
126.在本实施例中，步骤s4：根据异常状态的判定结果和tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，对还原炉进行控制，具体包括：
127.若判断还原炉不存在异常状态，则根据tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对还原炉进行控制；
128.若判断还原炉存在异常状态，则根据还原炉的异常状态类型，对tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；
129.根据修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对还原炉进行控制。
130.进一步地，异常状态的类型包括：雾化异常状态和缺相状态；
131.根据还原炉的异常状态类型，对tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，具体包括如下步骤：
132.若还原炉处于雾化异常状态，则对还原炉进行雾化修正；
133.若还原炉处于缺相状态，则对还原炉进行缺相修正。
134.其中，雾化异常状态为还原炉处于雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态的其中一种；
135.上述步骤：若还原炉处于雾化异常状态，则对还原炉进行雾化修正，具体包括：
136.若还原炉处于雾化清晰状态：
137.tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；
138.将当前的电压设定值降低第一电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；
139.根据实时电压、雾化修正后的电压设定值和氢气设定流量，执行步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；
140.根据电流设定值、雾化修正后的氢气实时流量和氢气设定流量，执行步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；
141.本次雾化修正结束；
142.若还原炉处于轻度雾化状态:
143.tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；
144.将当前的电压设定值上升第二电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；
145.根据实时电压、雾化修正后的电压设定值和氢气设定流量，执行步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；
146.根据电流设定值、雾化修正后的氢气实时流量和氢气设定流量，执行步骤s223，得
到雾化修正后的实时电流；
147.本次雾化修正结束；
148.若还原炉处于中度雾化状态:
149.将tcs实时流量下降第一流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；
150.将当前的电压设定值上升第三电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；
151.根据实时电压、雾化修正后的电压设定值和氢气设定流量，执行步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；
152.根据电流设定值、雾化修正后的氢气实时流量和氢气设定流量，执行步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；
153.本次雾化修正结束；
154.若还原炉处于重度雾化状态:
155.将tcs实时流量下降第二流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；
156.将当前的电压设定值上升第四电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；
157.根据实时电压、雾化修正后的电压设定值和氢气设定流量，执行步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；
158.停止执行步骤s223，实时电流保持不变，得到雾化修正后的实时电流；
159.本次雾化修正结束。
160.其中，电压设定值是指步骤s222中，根据黄金电压曲线分解得到的每个标准周期所对应的电压设定值。
161.需要说明的是，为了保证雾化修正的措施能够产生效果，每下达一项雾化修正措施后，都需要延续一段时间，再根据下一次的雾化状态来确定接下来要执行哪种防雾化异常的措施。换言之，在执行当前雾化措施时，需等待当前的措施执行完成后，即当前的执行周期结束后，再根据下一周期的雾化状态确定接下来需要执行哪种防雾化措施。
162.示例性地：目前还原炉处于轻度雾化状态，正在提高氢气流量，执行周期为1h，即使在1h的执行周期内，还原炉的雾化状态变成重度雾化，也需要执行完1h的轻度雾化措施，再判断雾化状态，再根据雾化状态执行下一个执行周期的雾化措施。
163.还需要说明的是，执行周期的时间长度需要根据还原炉的雾化状态，以及，当前执行的雾化措施来确定。具体地，当还原炉处于雾化清晰状态时，执行周期为2h；当还原炉处于轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态时，执行周期均为1h。
164.示例性地，当还原炉处于轻度雾化状态时，执行雾化措施为：tcs实时流量保持不变，即等于初始的tcs设定流量；提高总电压设定值，进而根据电压设定值执行步骤s222，升高氢气实时流量；以及，根据氢气实时电流，执行步骤s223，得到雾化修正后的实时电流。执行周期为1h，即1h后重新执行新的防雾化措施。
165.具体地，第一流量修正值为30kg/h-150kg/h，第二流量修正值为30kg/h-200kg/h。第一电压修正值为当前时间节点的电压设定值的0.1％-1.0％；第二电压修正值为当前时间节点电压设定值的0.1％-1.2％；第三电压修正值为当前时间节点的电压设定值的0.1％-1.4％；第四电压修正值为当前时间节点的电压设定值的0.1％-1.6％。
166.示例性地，还原炉中进行雾化控制的总原则为提氢降料停升电流。进一步地，若判断还原炉处于清晰状态，则降低总电压设定值0.1％-1.0％，从40h开始，2h执行一次。若判
断还原炉处于轻度雾化状态，则升高总电压设定值0.1％-1.2％，1h执行一次。若判断还原炉处于中度雾化状态，则升高总电压设定值0.1％-1.4％，tcs降低30kg/h-150kg/h，1h执行一次。若判断还原炉处于重度雾化状态，则升高总电压设定值0.1％-1.6％，tcs降低30kg/h-200kg/h，1h执行一次，并停升电流：即在这一个小时内，电流一直保持，是不变化的。
167.当然，可以理解的是，当还原炉处于雾化稳定状态时，氢气实时流量、tcs实时流量和实时电流都保持不变。
168.另外，缺相状态为还原炉处于缺相4对棒的状态或缺相8对棒的状态。
169.上述步骤：若还原炉处于缺相状态，则对还原炉进行缺相修正，具体包括如下步骤：
170.若判定还原炉中的缺相状态为缺相4对棒：
171.将tcs实时流量减少第三流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；
172.根据第三流量修正值，按比例降低氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，
173.将实时电流提高第一调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；
174.本次缺相修正结束；
175.若判定还原炉中的缺相状态为缺相8对棒：
176.将tcs实时流量减少第四流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；
177.根据第四流量修正值，按比例降低氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，
178.将实时电流提高第二调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；
179.本次缺相修正结束。
180.具体地，第三流量修正值为250kg-500kg，第四流量修正值为300kg-800kg。第一调节电流值为3a-12a，第二调节电流值为6a-20a。优选地，第三流量修正值为300kg，第四流量修正值为500kg。第一调节电流值为8a，第二调节电流值为12a。
181.示例性地，若判断缺相4对棒，则执行tcs降300kg，电流升8a，dcs系统检测到缺相处的电流为0，氢气1h后按照原有配比下降，即tcs流量降低多少，氢气的流量也要降低相应的比例。具体地，tcs流量与氢气流量之间的摩尔比为(h2/2.02)/(tcs/135.5)。
182.若判断缺相8对棒，则执行tcs降300kg-800kg，电流升6a-20a，氢气1h后按照原有配比下降。即tcs流量降低多少，氢气的流量也要降低相应的比例。
183.进一步地，在本实施例中，若判断缺两相及以上电流，则退出软件自动控制模式，工智机这边提供退出信号，dcs来实现切换到dcs控制。或者，在判断实时总电压低于基线电压的0.9及以上时，也要退出此控制模式，工智机这边提供退出信号，dcs来实现切换到dcs控制。本实施例中，料表中的配比，即摩尔比为(h2/2.02)/(tcs/135.5)；料表中的电流、氢气、tcs值均以1h为单位给定的，需要将1h拆分成60份来下发。
184.在本实施例中，数据更新速度为：每3min向dcs写值一次。
185.请参阅图3，在本实施例中，本方法还包括在还原炉生产过程中，dcs和nrt进行数据交换的步骤，具体步骤如下：
186.更新数据到dcs；
187.更新数据到nrt。
188.进一步地，上述步骤：更新数据到dcs，具体包括：
189.获取各项计算后下发给dcs的数据，包括三氯氢硅流量、氢气流量和六相电流大小；
190.获取料表设定数据以及各项调节值的上下限；
191.若判断氢气调节流量达到上/下限，则下发上/下限执行；
192.若氢气流量调节值符合条件，则直接下发调节值执行；
193.若发生重度雾化，则停止调节电流，六相电流调节值均为0；
194.若六相电流达到调节值上/下限，则下发上/下限值执行；
195.若六相电流调节值符合条件，则直接下发调节值执行；
196.若该相电流发生缺相，则该相电流调节值为0；
197.若判断三氯氢硅调节流量达到上/下限，则下发上/下限执行；
198.若三氯氢硅流量调节值符合条件，则直接下发调节值执行；
199.若处于缺相状态，氢气流量的调节不再基于黄金电压曲线，而是按照料表中的缺相氢气流量来执行。
200.另外，上述步骤：更新数据到nrt，具体包括：
201.获取各项计算后下发给nrt的数据；
202.根据所述计算数据，更新数据给nrt，包括雾化实时值、尾气温度实时值、三氯氢硅流量实时值以及调节值、氢气流量实时值以及调节值、六相电流实时值以及调节值、六相电压实时值、雾化状态、还原炉运行时长、控制状态等。
203.进一步地，本方法还包括以下步骤：
204.通过opcua协议从dcs获取还原炉实时状态以及下发计算后的物料值；
205.通过opcua协议从nrt获取料表历史经验以及返回还原炉实时状态。
206.以下将对本方法的执行过程进行具体说明：
207.首先，在运行的过程中，如果没有出现异常状况，还原炉中的tcs流量按照tcs设定流量来提供。氢气流量按照黄金电压曲线来提供，具体为通过改变氢气流量，使得还原炉中的实时电压靠近黄金电压曲线。然后，实时电流则是根据氢气流量来进行调整，具体为当氢气实时流量大于/小于氢气设定流量时，则将实时电流减小/增加。
208.而当还原炉出现异常现象时，具体为出现雾化现象和缺相现象，则需要对还原炉分别进行雾化修正和缺相修正，以得到修正后的实时电流。雾化修正是每个执行周期进行一次，而缺相修正只有当还原炉出现缺相时，才会执行。雾化修正的目标是为了将还原炉中的雾化状态保持在雾化稳定状态。当还原炉出现两相及以上电流缺相时，则需要退出软件自动控制模式，切换至人工dcs干预模式。
209.综上，本方法具有如下有益效果：
210.1、本方法将现场工况感知、还原炉智能优化、实时控制、生产管理等多种任务一体化融合，能够提高工业控制系统的自主智能决策能力，能够保证系统安全可控。
211.2、本方法能够很好的控制还原炉生产过程使其标准化，使得结果相较传统的控制方式还原炉达到电单耗≤42kwh/kgsi，且沉积速率≥110kg/h，致密料比例≥55％。助力企业提质、降本、增效、控险。
212.3、本方法能够控制还原炉生产过程的物料和电流大小具有高效性，有效地保证了
不会因人工经验不足等问题而产生的物料调节不及时不准确的问题，提高调节的精确性，降低误判的概率。
213.实施例2
214.请参阅图4，本发明还公开一种还原炉生产过程的控制装置，包括采集模块、处理模块、判断模块和控制模块。
215.其中，采集模块用于获取还原炉的雾化累计值和六相电流值。处理模块用于获取还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流。判断模块与采集模块连接，用于根据雾化累计值和六相电流值，判断还原炉是否存在异常状态。控制模块分别与处理模块和判断模块连接，用于根据异常状态的判定结果和tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，对还原炉进行控制。
216.具体地，采集模块可以采用计算机设备的输入模块，采集模块与dcs连接，用于在dcs系统采集还原炉的雾化累计值和六相电流值后，将其上传至采集模块中。通过判断模块来判断还原炉是否存在异常状态:如果不存在异常状态，则控制模块直接根据获取到的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来对还原炉进行控制；如果判断还原炉存在异常状态，则控制模块需要对还原炉中的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，并根据修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流来控制还原炉的生产。
217.本装置能够实现还原炉生产过程中进料的自动化，并且在生产过程中，随时调整tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流，进而能够统一产品标准，提高产品品质。
218.在本实施例中，处理模块包括第一处理器和第二处理器。第一处理器用于获取还原炉的料表设定数据和实时电压；其中，料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量。第二处理器与第一处理器连接，用于根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流。
219.具体地，第一处理器与nrt(非实时系统)连接，通过nrt系统获取黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量等料表设定数据；第一处理器还与dcs系统连接，通过dcs系统获取还原炉中的实时电压、实时电流、氢气实时流量和tcs实时流量。
220.进一步地，第二处理器包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元。第一计算单元与第一处理器连接，用于根据tcs设定流量，得出还原炉的tcs实时流量。第二计算单元与第一处理器连接，用于根据实时电压、黄金电压曲线和氢气设定流量，得出还原炉的氢气实时流量。第三计算单元与第一处理器和第二计算单元连接，用于根据电流设定值、氢气实时流量和氢气设定流量，得出还原炉中的实时电流。
221.其中，第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元均可以为基于工控机搭建的控制软件。
222.第二计算单元的计算过程如下：以上一时刻(即3min前)的氢气流量为基准，计算实际电压和基线电压的差值，差值为负值，提高氢气的流量。若差值为正值，则降低氢气的流量。若差值为0，则氢气的流量保持不变。
223.在第二计算单元的计算过程中，每个时刻的氢气的基准都是以前一周期(3min前)的氢气流量为基准。需要说明的是，由于还原炉中的氢气流量的瞬时误差较大，因此，还原炉中的氢气实时流量还需要经过滤波处理。具体地，若还原炉目前处于启动运行的前九个
周期，则氢气实时流量的滤波值等于当前从dcs直接获取的氢气实时流量。若处于第十周期之后，则氢气实时流量的滤波值等于当前周期与其之前的九个周期内的氢气实时流量的平均值。
224.因此，在计算氢气实时流量之前，首先通过dcs系统对氢气实时流量进行滤波处理：获取3h无扰切换时的10个标准周期中的氢气流量，求其平均值，得到滤波后的氢气实时流量，并将该氢气实时流量的滤波值作为调节氢气的基准值，后续基准值均为前一10个标准周期滤波后的氢气实时流量。
225.然后，还需要根据还原炉内的氢气实时流量、氢气设定流量值以及氢气流量上下限来调整黄金电压曲线：
226.若判断氢气流量到达上限，则压线运行，同时黄金电压基线(即当前周期内的电压设定值)降低0.1％-0.5％；若判断氢气流量到达下限，则压线运行，同时黄金电压基线(即当前周期内的电压设定值)升高0.1％-0.5％。
227.最后，通过第二计算单元根据实时总电压、黄金电压曲线值，进行判断和计算：
228.若判断实时总电压低于黄金电压基线(即当前周期内的电压设定值)，则提高氢气流量；
229.若判断实时总电压高于黄金电压基线(即当前周期内的电压设定值)，则降低氢气流量。
230.在本实施例中，第三计算单元的执行过程如下：
231.通过第一处理器从dcs系统获取氢气实时流量并计算在10周期内氢气实时流量的滤波值；
232.通过第一处理器从nrt系统获取氢气流量设定值，并计算不同时间的氢气实时流量值；
233.然后，根据氢气流量设定值和氢气实时流量的滤波值，控制实时电流的大小：若判断氢气流量大于料表流量，则六相电流都下降；若判断氢气流量小于料表流量7kg/h-20kg/h及以上，则六相电流都下降；若在电流调节过程中产生雾化，则停止电流调节。
234.在本实施例中，判断模块包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元。第一判断单元与采集模块连接，用于根据雾化累计值，判断还原炉中的雾化状态,其中，雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态。当判定还原炉中的雾化状态为雾化稳定状态时，发出第一状态信号；当判定还原炉中的雾化状态为雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态、重度雾化状态其中之一时，发出第二状态信号。
235.第二判断单元与采集模块连接，用于根据六相电流值，判断还原炉中是否存在缺相状态：当判定还原炉中不存在缺相状态时，发出第三状态信号；当判定还原炉中存在缺相状态时，发出第四状态信号。
236.第三判断单元与第一判断单元和第二判断单元连接，用于根据还原炉中的雾化状态和缺相状态，判断还原炉是否存在异常状态：当同时接收到第一状态信号和第三状态信号时，判定还原炉不存在异常状态，并发出执行信号；当接收到第二状态信号、第四状态信号其中之一时，判定还原炉存在异常状态，并发出修正信号。
237.其中，第一判断模块可以为基于计算机设备搭建的软件模块。第一判断模块用于
判断还原炉中的雾化状态，其判断标准如下：首先从采集模块获取实时雾化值。根据所述数据计算雾化累计值，判断雾化状态。若雾化累计值大于等于雾化重度阈值(即实施例1中的第四雾化阈值)，则判断此时处于重度雾化状态。若雾化累计值大于等于雾化中度阈值(即实施例1中的第三雾化阈值)，则判断此时处于中度雾化状态。若雾化累计值大于等于雾化轻度阈值(即实施例1中的第二雾化阈值)，则判断此时处于轻度雾化状态。若雾化累计值小于等于雾化清晰阈值(即实施例1中的第一雾化阈值)，则判断此时处于雾化清晰状态。否则，判断此时处于雾化稳定状态。
238.进一步地，第二判断单元可以为基于计算机设备搭建的软件模块。第二判断单元用于判断还原炉中的缺相状态，其判断标准如下：从dcs获取六相电流实时值并判断是否有缺相情况：若判断有两相及以上电流为0，则发出警告；若判断a2或，c2相电流为0，则代表缺相4对棒；若判断其他相电流为0，则代表缺相八对棒。
239.更进一步地，第三判断单元可以为基于计算机设备搭建的软件模块。第三判断单元用于根据还原炉中的雾化状态和缺相装置，判断还原炉是否存在异常状态，其判断标准如下：当还原炉处于雾化稳定状态，且不存在缺相时，则判定还原炉不存在异常状态；当还原炉处于雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态其中一种，或是，还原炉处于缺相状态时，则判定还原炉处于异常状态。因此，可以看出，还原炉的异常状态主要包括雾化异常状态和缺相状态。
240.在本实施例中，控制模块包括修正单元和执行单元。执行单元与第三判断单元连接，用于接收执行信号，并在接受到执行信号时，根据tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对还原炉进行控制。修正单元分别与第三判断单元和执行单元连接，用于接收修正信号，并在接收到修正信号时，根据还原炉的异常状态类型，对tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流,并向执行单元发出反馈信号。执行单元还用于接收反馈信号，并根据修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对还原炉进行控制。
241.具体地，修正单元的具体修正过程如下：若还原炉处于雾化异常状态，则对还原炉进行雾化修正；若还原炉处于缺相状态，则对还原炉进行缺相修正。
242.更具体地，雾化修正的过程如下：若判断还原炉处于雾化清晰状态，则降低电压设定值0.1％-1.0％，从40h开始，每2h执行一次。若判断还原炉处于轻度雾化状态，则升高电压设定值0.1％-1.2％，每1h执行一次。若判断还原炉处于中度雾化状态，则升高总电压设定值0.1％-1.4％，tcs流量降低30kg/h-150kg/h，每1h执行一次。若判断还原炉处于重度雾化状态，则升高总电压设定值0.1％-1.6％，tcs流量降低30kg/h-200kg/h，每1h执行一次且进行停升电流操作，即在这一个小时内，电流一直保持不变化。
243.缺相修正的过程如下：第二修正模块可以为基于计算机设备搭建的控制模块，用于对还原炉进行缺相修正，其执行过程如下：若判断缺相4对棒，则执行tcs降250kg-500kg，其余五相电流升3a-12a，且氢气1h后按照原有配比下降，即tcs流量降低多少，氢气的流量也要降低相应的比例；若判断缺相8对棒，执行tcs降300kg-800kg，其余五相电流升6a-20a，且氢气1h后按照原有配比下降，即tcs流量降低多少，氢气的流量也要降低相应的比例。即tcs流量降低多少，氢气的流量也要降低相应的比例。具体地，tcs流量与氢气流量之间的摩尔比为(h2/2.02)/(tcs/135.5)。
244.在本实施例中，本设备还包括切换模块，切换模块分别与dcs控制系统和上述的各个控制模块以及修正模块连接，用于在还原炉出现缺相时，将还原炉退出自动控制模式，切换为人工干预模式。
245.具体地，切换模块的执行过程如下：获取缺相情况；获取实时总电压以及基线电压；若判断缺相两相以上则发出缺相报警，退出控制模式，切换为dcs控制；若判断实时总电压低于基线电压的0.85-0.95，则发出电压报警，退出控制模式，切换为dcs控制，即人工干预模式。
246.在本实施例中，还包括数据交换模块。具体地，数据交换模块分别与nrt和dcs系统连接，用于在还原炉的生产过程中，对nrt系统和dcs系统进行数据交换。
247.具体地，本实施例中，交换机为东土科技的sicom3024p交换机，其支持dt-ring，drp协议，自愈时间《50ms支持drp，自愈时间《20ms，支持rstp/mstp，兼容stp等多种冗余组网机制，emc 3级，具有ip40防护等级。
248.在本实施例中，本控制装置采用的电源为浙江中控的pw733型号的电源，其主要数据为：inputac200-240v,outputdc24v/20a。保险端子为魏德米勒saksi4ld，24vac/dc带指示灯。使用din标准导轨以及超五类工程网线。
249.综上，本控制装置为将现场工况感知、还原炉智能优化、实时控制、生产管理等多种任务一体化融合，打造成为具备自主智能决策能力的创新型工业系统，能够保证系统安全可控。
250.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种还原炉生产过程的控制方法，其特征在于，包括：s1：获取还原炉的雾化累计值和六相电流值；s2：获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；s3：根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态；s4：根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2具体包括：s21:获取还原炉的料表设定数据和实时电压；s22:根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；其中，所述料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量；所述步骤s22具体包括：s221：根据所述tcs设定流量，得出所述还原炉的tcs实时流量；s222：根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流量，得出所述还原炉的氢气实时流量；s223：根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得出所述还原炉中的实时电流。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤s222：根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流量，得到所述还原炉的氢气实时流量，具体包括：将所述黄金电压曲线分解为多个标准周期，得到每一标准周期所对应的电压设定值；根据所述实时电压、所述电压设定值和所述氢气设定流量，得到每一标准周期内的所述还原炉的氢气实时流量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时电压、所述电压设定值和所述氢气设定流量，得到每一标准周期内的所述还原炉的氢气实时流量，具体包括：在初始标准周期内，根据所述氢气设定流量，向所述还原炉提供氢气，从而得到初始标准周期内的氢气实时流量；之后每一标准周期，均获取一次当前标准周期内所述还原炉中的实际电压，并计算所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a；根据所述差值a来控制所述还原炉的氢气实时流量：若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＞0，则降低所述还原炉中的氢气流量，直至所述实际电压等于所述电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＝0，则保持所述还原炉中的氢气流量不变，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；若所述实际电压与所述电压设定值之间的差值a＜0，则提高所述还原炉中的氢气流量，直至所述实际电压等于所述电压设定值，从而得到当前标准周期中的氢气实时流量；如此循环，直至控制过程结束。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤s223：根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得到所述还原炉中的实时电流，包括：在前三个标准周期内，根据所述电流设定值，向所述还原炉提供电流，从而得到前三个
标准周期内的实时电流；之后的每三个所述标准周期，均根据所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，对所述电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流；如此循环，直至控制过程结束。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述之后的每三个所述标准周期，均根据所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，对所述电流设定值进行一次调整，得到当前的实时电流，具体包括：比较所述氢气实时流量和所述氢气设定流量之间的大小：若所述氢气实时流量大于所述氢气设定流量，则将所述电流设定值减去第一电流调节值，得到当前的实时电流；若所述氢气实时流量小于或等于所述氢气设定流量，则计算所述氢气实时流量和所述氢气设定流量之间的差值，并获取所述还原炉的氢气差值阈值：若所述差值的数值小于或等于所述差值阈值，则保持上一周期的所述电流设定值，从而得到当前的实时电流；若所述差值的数值大于所述差值阈值，则将所述电流设定值增加第二电流调节值，得到当前的实时电流。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s3：根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态，具体包括如下步骤：根据所述雾化累计值，判断所述还原炉中的雾化状态，所述雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态；根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态；根据所述还原炉中的雾化状态和缺相状态，判断所述还原炉是否存在异常状态：若所述还原炉处于雾化稳定状态，并且，不存在缺相状态时，则判定所述还原炉不存在异常状态；否则，判定所述还原炉存在异常状态。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述雾化累计值，判断所述还原炉的雾化状态，具体包括：获取所述还原炉的第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值，其中，第一雾化阈值、第二雾化阈值、第三雾化阈值和第四雾化阈值依次增大；将所述雾化阈值与所述雾化累计值进行比较：若所述雾化累计值小于等于第一雾化阈值，则判断所述还原炉目前处于雾化清晰状态；若所述雾化累计值大于所述第一雾化阈值，且小于第二雾化阈值，则判断所述还原炉处于雾化稳定状态；若所述雾化累计值大于等于所述第二雾化阈值，且小于第三雾化阈值，则判断所述还原炉处于轻度雾化状态；若所述雾化累计值大于等于所述第三雾化阈值，且小于第四雾化阈值，则判断所述还原炉处于中度雾化状态；若所述雾化累计值大于等于所述第四雾化阈值，则判断所述还原炉处于重度雾化状
态。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态，具体包括：所述六相电流值包括：a1相、b1相、c1相、a2相、b2相和c2相的电流值；若所述六相电流值均不为0，则判定所述还原炉不存在缺相状态；若所述a2和/或c2相的电流为0，则判定所述还原炉存在缺相状态，且处于缺相4对棒的状态；若所述a1、b1、c1和/或b2相的电流为0，则判定所述还原炉中存在缺相状态，且处于缺相8对棒的状态。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤s4：根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制，具体包括：若判断所述还原炉不存在异常状态，则根据所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流对所述还原炉进行控制；若判断所述还原炉存在异常状态，则根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；根据修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对所述还原炉进行控制。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述异常状态的类型包括：雾化异常状态和缺相状态；所述根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，具体包括如下步骤：若所述还原炉处于雾化异常状态，则对所述还原炉进行雾化修正；若所述还原炉处于缺相状态，则对所述还原炉进行缺相修正。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述雾化异常状态为所述还原炉处于雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态的其中一种；若所述还原炉处于雾化异常状态，则对所述还原炉进行雾化修正，具体包括：若所述还原炉处于雾化清晰状态：所述tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值降低第一电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于轻度雾化状态:所述tcs实时流量保持不变，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第二电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步
骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于中度雾化状态:将所述tcs实时流量下降第一流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第三电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；根据所述电流设定值、所述雾化修正后的氢气实时流量和所述氢气设定流量，执行所述步骤s223，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束；若所述还原炉处于重度雾化状态:将所述tcs实时流量下降第二流量修正值，得到雾化修正后的tcs实时流量；将当前的所述电压设定值上升第四电压修正值，得到雾化修正后的电压设定值；根据所述实时电压、所述雾化修正后的电压设定值和所述氢气设定流量，执行所述步骤s222，得到雾化修正后的氢气实时流量；停止执行所述步骤s223，所述实时电流保持不变，得到雾化修正后的实时电流；本次雾化修正结束。13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述缺相状态为所述还原炉处于缺相4对棒的状态或缺相8对棒的状态；若所述还原炉处于缺相状态，则对所述还原炉进行缺相修正，具体包括如下步骤：若判定所述还原炉中的缺相状态为缺相4对棒：将所述tcs实时流量减少第三流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；根据所述第三流量修正值，按比例降低所述氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，将所述实时电流提高第一调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；本次缺相修正结束；若判定所述还原炉中的缺相状态为缺相8对棒：将所述tcs实时流量减少第四流量修正值，从而得到缺相修正后的tcs实时流量；根据所述第四流量修正值，按所述比例降低所述氢气实时流量，得到缺相修正后的氢气实时流量；以及，将所述实时电流提高第二调节电流值，得到缺相修正后的实时电流；本次缺相修正结束。14.一种还原炉生产过程的控制装置，其特征在于，包括采集模块、处理模块、判断模块和控制模块；所述采集模块，用于获取还原炉的雾化累计值和六相电流值；所述处理模块，用于获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；所述判断模块，与所述采集模块连接，用于根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判
断所述还原炉是否存在异常状态；所述控制模块，分别与所述处理模块和所述判断模块连接，用于根据所述异常状态的判定结果和所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括第一处理器和第二处理器；所述第一处理器，用于获取还原炉的料表设定数据和实时电压；其中，所述所述料表设定值包括黄金电压曲线、电流设定值、tcs设定流量和氢气设定流量；所述第二处理器，与所述第一处理器连接，用于根据还原炉的料表设定数据和实时电压获取所述还原炉的tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流；其中，所述第二处理器包括第一计算单元、第二计算单元和第三计算单元；所述第一计算单元，与所述第一处理器连接，用于根据所述tcs设定流量，得出所述还原炉的tcs实时流量；所述第二计算单元，与所述第一处理器连接，用于根据所述实时电压、所述黄金电压曲线和所述氢气设定流量，得出所述还原炉的氢气实时流量；所述第三计算单元，与所述第一处理器和所述第二计算单元连接，用于根据所述电流设定值、所述氢气实时流量和所述氢气设定流量，得出所述还原炉中的实时电流。16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述判断模块包括第一判断单元、第二判断单元和第三判断单元；所述第一判断单元，与所述采集模块连接，用于根据所述所述雾化累计值，判断所述还原炉中的雾化状态，所述雾化状态包括雾化清晰状态、雾化稳定状态、轻度雾化状态、中度雾化状态和重度雾化状态；当判定所述还原炉中的雾化状态为雾化稳定状态时，发出第一状态信号；当判定所述还原炉中的雾化状态为雾化清晰状态、轻度雾化状态、中度雾化状态、重度雾化状态其中之一时，发出第二状态信号；所述第二判断单元，与所述采集模块连接，用于根据所述六相电流值，判断所述还原炉中是否存在缺相状态：当判定所述还原炉中不存在缺相状态时，发出第三状态信号，当判定所述还原炉中存在缺相状态时，发出第四状态信号；所述第三判断单元，与所述第一判断单元和所述第二判断单元连接，用于根据所述还原炉中的雾化状态和缺相状态，判断所述还原炉是否存在异常状态：当同时接收到第一状态信号和所述第三状态信号时，判定所述还原炉不存在异常状态，并发出执行信号；当接收到第二状态信号、第四状态信号其中之一时，判定所述还原炉存在异常状态，并发出修正信号。17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括修正单元和执行单元；所述执行单元，与所述第三判断单元连接，用于接收所述执行信号，并在接受到执行信号时，根据所述tcs实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流对所述还原炉进行控制；
所述修正单元，分别与所述第三判断单元和所述执行单元连接，用于接收所述修正信号，并在接收到所述修正信号时，根据所述还原炉的异常状态类型，对所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流进行修正，得到修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流,并向所述执行单元发出反馈信号；所述执行单元还用于接收所述反馈信号，并根据修正后的所述tcs实时流量、氢气实时流量和实时电流对所述还原炉进行控制。

技术总结
本发明公开一种还原炉生产过程的控制方法和控制装置，该控制方法，包括：获取还原炉的雾化累计值和六相电流值。获取所述还原炉的TCS实时流量、氢气实时流量和实时电流。根据所述雾化累计值和所述六相电流值，判断所述还原炉是否存在异常状态。根据所述异常状态的判定结果和所述TCS实时流量、所述氢气实时流量和所述实时电流，对所述还原炉进行控制。本方法通过判断还原炉是否存在异常状态，并根据异常状态对TCS实时流量、氢气实时流量和实时电流的进行及时修正，能够实现对还原炉生产过程中TCS流量、氢气流量和电流的精确控制，进而能够统一产品标准，提高产品品质。提高产品品质。提高产品品质。


技术研发人员：张兆东 刘兴平 冯留建 吕海花 罗云
受保护的技术使用者：新特硅基新材料有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/10/15