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    2007年年初，作為國家高技術產業(yè)化示范工程的全國首個實現(xiàn)量產的千噸級多晶硅項目，四川樂山新光硅業(yè)一期年產1260噸多晶硅項目在樂山高新區(qū)投料試車一次成功。憑借世界領先的自動化控制技術和豐富的國際工程經(jīng)驗，霍尼韋爾過程控制部成為這一中國國內首屈一指的多晶硅領頭羊企業(yè)的重要合作伙伴，從而為新光硅業(yè)乃至中國光伏產業(yè)的良性發(fā)展與迅速崛起提供了有力支持和重要的借鑒。

    護航多晶硅產業(yè)旗艦

    可再生能源的利用和發(fā)展是全球關注的課題，而對于正邁向新型工業(yè)化道路，建設節(jié)約型社會的中國來說，大力發(fā)展新興可再生能源產業(yè)無疑是一項重要的戰(zhàn)略措施。作為全球太陽能光伏產業(yè)不可替代的原材料和基石，近年來多晶硅的制備與生產隨著太陽能光伏產業(yè)的迅猛發(fā)展，其供需矛盾日顯突出。據(jù)統(tǒng)計，2006年全球太陽能多晶硅供需差大約7000噸。多晶硅的缺乏導致其價格直線上漲，到2006年12月，每公斤太陽能級多晶硅的售價已從每公斤9美元飆升至70-80美元。在世界范圍內，太陽能級多晶硅生產與供應已嚴重制約太陽能電池的發(fā)展。

                         

    四川樂山新光硅業(yè)承擔的1260噸多晶硅項目正是在這一背景下誕生的。這一總投資為12.9億元人民幣的項目是國家計委批準的唯一一個也是我國第一個1000噸多晶硅高技術示范工程，于2007年年初正式投入運行。然而，在多晶硅的建設熱潮背后，企業(yè)所面臨的卻是實實在在的技術難題，除了工藝方法和設備，國內對于該新工藝成熟的自動化控制方案與組態(tài)編程技術尚無前例可鑒，熟悉工藝的操作員與工程師則更是寥寥可數(shù)。因此，在自動化控制技術的選擇上，與其說是選擇一套先進成熟的DCS控制系統(tǒng)，毋寧說是用戶對自動化系統(tǒng)提供商的工藝知識、經(jīng)驗積累與工程服務的綜合考量。

    在長達半年多的競標過程中，霍尼韋爾遇到了西門子、Foxboro等強有力的競爭對手挑戰(zhàn)。從2005年便成為霍尼韋爾客戶的新光硅業(yè)張總工程師認為，“良好的業(yè)績，對多晶硅生產工藝的熟悉程度，良好的信譽，完善的培訓和服務讓我們還是最終選擇了霍尼韋爾。”

    雙方合同金額達1000多萬人民幣的項目供貨范圍包括全廠一體化解決方案TPS過程控制系統(tǒng)、大屏幕工業(yè)閉路監(jiān)控CCTV、工程組態(tài)以及相應的現(xiàn)場服務與培訓等，所有供貨經(jīng)過調試從2007年3月開始正式進入運行階段。

    實現(xiàn)安全可靠的化工生產

    就目前來看，全球多晶硅的生產工藝主要有：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方法。但是這些工藝技術和設備僅僅掌握在美、德、日等7家主要硅料廠商手中，這些公司的產品占全球多晶硅總產量的90%，它們形成的企業(yè)聯(lián)盟實行技術封鎖，嚴禁技術轉讓，形成了短期內產業(yè)化技術壟斷的局面。

                       

    在新光硅業(yè)來看，國內尚無量產千噸級多晶硅的先例，工藝的掌握和重要設備操作經(jīng)驗更是欠缺，如何選好用好一套先進的自動化控制系統(tǒng)以最大限度地發(fā)揮設備效能，減少開車時間，在安全的前提下提高產品質量和產量，同時達到國家的節(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)同一致的項目運營團隊，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三氯氫硅、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。

    針對用戶生產控制要求，霍尼韋爾提供了一套其應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面輔助機柜以及大量的定制性工程組態(tài)與編程服務，全廠控制節(jié)點規(guī)模高達10,000點左右。

    從運行情況來看，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構成的TPS安全工業(yè)網(wǎng)絡架構上，系統(tǒng)的高性能過程管理站（HPM）和數(shù)據(jù)服務器、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。“開車大半年以來，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。

    多晶硅生產工藝和生產環(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，多晶硅生產過程無疑具有許多安全風險。“例如在氯化氫合成過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，“這些化學物質本身的高腐蝕性及其反應環(huán)境，對現(xiàn)場的I/O卡件等數(shù)據(jù)采集和控制設備堅固可靠性提出了很高的要求。”

    從TPS系統(tǒng)高性能過程管理站（HPM）這一最主要的數(shù)據(jù)采集和控制設備來看，項目中40多面機柜中的HPM通過采用先進的多處理器結構技術，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用，同時為了適應高溫腐蝕性環(huán)境，HPM模塊化的遠程增強型I/O子系統(tǒng)具有很高的安全等級，并進行了鍍膜處理，直接安裝在上述過程區(qū)域，大大減少接線成本。另外，“我們還在關鍵的一些控制回路上進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)理張冰先生補充道。

    按需定制提升新工藝水平

    對于新光硅業(yè)這樣的國內新工藝項目，很多地方?jīng)]有先例可資借鑒。因此，霍尼韋爾協(xié)同用戶一道，在優(yōu)秀產品的基礎上緊貼現(xiàn)場需求，用自己的經(jīng)驗積累與行業(yè)知識幫助用戶迅速提高了對新工藝的操作和控制水平。

    首先是對控制系統(tǒng)本身的靈活性要求。由于新工藝在調試、組態(tài)中的變化很多需要修正和改變，所以需要靈活的，在線調整修改能力強的控制系統(tǒng)，并且要有很好地第三方通訊能力，而TPS系統(tǒng)則順利地實現(xiàn)了這些目標。高德勇經(jīng)理說：“像三氯氫硅還原爐工作過程中需要大量用電，大范圍電流控制十分重要。用戶采用的是德國AEG公司的可控硅調功器。利用UCN過程控制網(wǎng)絡，我們的TPS系統(tǒng)根據(jù)需要直接采用MODBUS協(xié)議與調功器所帶第三方PLC進行通訊，能夠準確讀寫PLC數(shù)據(jù)。”

    其次由于生產工藝新，熟練人員不足，用戶非常關心DCS供應商對工藝的了解程度，希望能夠給出成熟的控制方案建議，同時作為國內第一套該行業(yè)項目，開車調試時可能很多需要現(xiàn)場進行方案修改。霍尼韋爾為此專門提供了針對工廠人員的實際操作培訓，所提出的試行控制方案得到用戶采納。“此外，當我們發(fā)現(xiàn)需要操作人員頻繁或者有規(guī)律進行操作的某些環(huán)節(jié)時，我們就對該控制動作進行編程或者軟件組態(tài)，將操作員2個小時內的操作過程用1個控制程序進行簡化，實現(xiàn)了自動化操作，提高了操作準確性和操作效率。

    新光硅業(yè)張總工程師對霍尼韋爾的項目執(zhí)行評價是，“開車調試保證進度質量，人員隨叫隨到，霍尼韋爾工程師對化工工藝控制方案熟悉，現(xiàn)場經(jīng)驗豐富，而且跟設計院方面都有很好溝通。同時霍尼韋爾也嚴格遵守合同的保密規(guī)定，滿足我們對多晶硅工藝的高保密性要求。”一期工程的成功增強了新光硅業(yè)對霍尼韋爾的信心，在接下來的年產3000噸太陽能多晶硅二期項目，正在考慮繼續(xù)使用霍尼韋爾的產品并引進制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）。