一、摘要
江蘇省連云港市硅資源豐富，水晶、石英的儲量和品質均居全國首位。連云港市硅產業為國家級區域性支柱產業，主要產品普通綠碳化硅及碳化硅微粉的國內市場占有率分別為50%和40%。然而，目前大多數碳化硅企業生產技術總體上較為落后，產品附加值偏低，生產能耗大，因此企業亟須進行產品的升級和高附加值產品的開發。
為提高硅資源的利用率，提高其經濟和社會效益，連云港研磨廠與南京工業大學、東南大學聯合申報2006年度江蘇省科技成果轉化專項資金項目一“硅晶片線切割用6H SiC微粉材料的研究及產業化”項目，并委托東南大學進行6H晶型碳化硅微粉產業化關鍵技術研究與自動測控系統研制。本學位論文課題是其中一項子課題，工作內容為承擔實現對粒度砂恒溫烘干、碳化硅下料、粉碎、氣流粗分進行自動監測、優化控制的自動控制系統的設計研制。設計方案是采用西門子S7-300 PLC為核心控制器構架控制系統，采用先進的自適應PID控制策略，實現對烘干爐加溫、磨粉下料及氣流粗分的全自動控制，并采用美國intellution公司的iFix組態軟件設計監控平臺，使用更方便、靈活。
該系統實現了對烘干爐和電磁振動給料機的自動調節，保證烘干爐和粉碎主機始終工作在最佳負荷狀態，在保證質量的同時有效的提高了生產效率，降低了能耗；在出現故障時能自動報警并關斷電源，保護了現場生產設備。本系統的投入使用對促進本地區碳化硅乃至整個硅產業的升級和結構優化都具有重要的示范和帶動作用。
本學位論文主要圍繞該系統的設計過程來展開，包括方案的論證，硬件設計選型、系統組態，自適應PID建模、算法實現，上位機監控平臺軟件的開發及系統軟硬件調試運行。論文對系統的設計、研發和調試過程進行了詳細地闡述。
關鍵詞：雷蒙磨碳化 硅粉碎 PLC自適應 PID iFix
二、課題的背景
電子信息產業及太陽能光伏產業是我國經濟的重要增長點，而硅晶片加工業對這兩大產業的發展具有重要影響。江蘇省是我國最大的微電子及光伏產業基地，電子信息產業規模居全國第二位，太陽能光伏產業規模為全國第一，已基本形成了由硅晶圓制造加工到電子芯片及太陽能電池制造的產業鏈。硅晶片加工業是該產業鏈中的重要一環。作為在硅晶片切割加工中的關鍵原材料，碳化硅磨削微粉的成功開發及產業化無疑對本省的電子信息產業及太陽能光伏產業的發展具有積極意義。
江蘇省連云港市硅資源豐富，水晶、石英的儲量和品質均居全國首位。石英儲量達3億噸，其中包括適合碳化硅生產的優質石英砂。連云港市硅產業為國家級區域性支柱產業，主要產品硅微粉、石英玻璃制品、碳化硅磨料以及石英砂礦產等在國內都具有重要地位。其中，普通綠碳化硅及碳化硅微粉的國內市場占有率分別為50%和40%。然而，目前大多數碳化硅企業生產技術總體上較為落后，產品附加值偏低，生產能耗大，因此企業亟須進行產品升級和高附加值產品的開發。
硅晶片線切割用碳化硅微粉是高技術、高附加值產品，目前其國際市場價格約為普通碳化硅微粉價格的10倍，為普通石英砂價格的200倍左右，而且國內外市場需求正處于高速增長期。然而，硅晶片線切割對碳化硅磨削微粉的晶相、純度、粒度分布、顆粒形貌、表面特性（親水性、分散性）要求極高。目前只有少數國外企業掌握了硅晶片線切割用碳化硅微粉的制造技術，如日本的FUJIMI株式會社、美國的Electro磨料公司、荷蘭的ESK-SIC公司和法國Saint Gobain公司等，國際市場被上述幾家企業所壟斷。其中FUJIMI株式會社規模最大，其技術水平及產品質量均居世界領先地位，硅晶片線切割用碳化硅微粉的供應量占世界市場的60%左右，也是Intel公司全球唯一碳化硅磨削微粉特約供應商。
目前，國內已有院校及企業在進行硅晶片線切割用碳化硅微粉的研發工作，但試制品在6H晶相含量、顆粒形貌、親水性等關鍵指標方面，與國際先進水平還有較大的差距，產品尚無法進入國際市場或替代進口，國內IC硅晶片線切割所用碳化硅微粉仍然依賴進口。
在此背景下，連云港研磨廠與南京工業大學、東南大學聯合申報2006年度江蘇省科技成果轉化專項資金項目——“硅晶片線切割用6H SiC微粉材料的研究及產業化”項目（項目編號：BA2006049），并得到了江蘇省科學技術廳的大力支持。連云港研磨廠委托東南大學進行6H晶型碳化硅微粉產業化關鍵技術研究與自動測控系統研制和建設實施。雷蒙磨粉碎自動控制系統是其中的一個子項目。
連云港研磨廠碳化硅粉碎、氣流分級設備是生產線中的核心設備之一。500噸中試項目研發設備成功地制備出了具有理想顆粒形貌的碳化硅微粉，但其生產設備需工人手動操作，生產能耗大、效率低，難以保證規模化生產對產量、質量穩定性的要求。特別當進料過量時，極易造成堵塞、甚至燒毀電機的現象。
因此，隨著連云港研磨廠規模的發展壯大，市場對產品產量、質量需求的不斷提高，雷蒙磨粉碎自動控制系統的研制并投入使用已成為一項非常緊迫的任務。
三門峽富通新能源銷售雷蒙磨粉機、雷蒙磨配件、球磨機等機械設備。
