一、摘要
江苏省连云港市硅资源丰富，水晶、石英的储量和品质均居全国首位。连云港市硅产业为国家级区域性支柱产业，主要产品普通绿碳化硅及碳化硅微粉的国内市场占有率分别为50%和40%。然而，目前大多数碳化硅企业生产技术总体上较为落后，产品附加值偏低，生产能耗大，因此企业亟须进行产品的升级和高附加值产品的开发。
为提高硅资源的利用率，提高其经济和社会效益，连云港研磨厂与南京工业大学、东南大学联合申报2006年度江苏省科技成果转化专项资金项目一“硅晶片线切割用6H SiC微粉材料的研究及产业化”项目，并委托东南大学进行6H晶型碳化硅微粉产业化关键技术研究与自动测控系统研制。本学位论文课题是其中一项子课题，工作内容为承担实现对粒度砂恒温烘干、碳化硅下料、粉碎、气流粗分进行自动监测、优化控制的自动控制系统的设计研制。设计方案是采用西门子S7-300 PLC为核心控制器构架控制系统，采用先进的自适应PID控制策略，实现对烘干炉加温、磨粉下料及气流粗分的全自动控制，并采用美国intellution公司的iFix组态软件设计监控平台，使用更方便、灵活。
该系统实现了对烘干炉和电磁振动给料机的自动调节，保证烘干炉和粉碎主机始终工作在最佳负荷状态，在保证质量的同时有效的提高了生产效率，降低了能耗；在出现故障时能自动报警并关断电源，保护了现场生产设备。本系统的投入使用对促进本地区碳化硅乃至整个硅产业的升级和结构优化都具有重要的示范和带动作用。
本学位论文主要围绕该系统的设计过程来展开，包括方案的论证，硬件设计选型、系统组态，自适应PID建模、算法实现，上位机监控平台软件的开发及系统软硬件调试运行。论文对系统的设计、研发和调试过程进行了详细地阐述。
关键词：雷蒙磨碳化 硅粉碎 PLC自适应 PID iFix
二、课题的背景
电子信息产业及太阳能光伏产业是我国经济的重要增长点，而硅晶片加工业对这两大产业的发展具有重要影响。江苏省是我国最大的微电子及光伏产业基地，电子信息产业规模居全国第二位，太阳能光伏产业规模为全国第一，已基本形成了由硅晶圆制造加工到电子芯片及太阳能电池制造的产业链。硅晶片加工业是该产业链中的重要一环。作为在硅晶片切割加工中的关键原材料，碳化硅磨削微粉的成功开发及产业化无疑对本省的电子信息产业及太阳能光伏产业的发展具有积极意义。
江苏省连云港市硅资源丰富，水晶、石英的储量和品质均居全国首位。石英储量达3亿吨，其中包括适合碳化硅生产的优质石英砂。连云港市硅产业为国家级区域性支柱产业，主要产品硅微粉、石英玻璃制品、碳化硅磨料以及石英砂矿产等在国内都具有重要地位。其中，普通绿碳化硅及碳化硅微粉的国内市场占有率分别为50%和40%。然而，目前大多数碳化硅企业生产技术总体上较为落后，产品附加值偏低，生产能耗大，因此企业亟须进行产品升级和高附加值产品的开发。
硅晶片线切割用碳化硅微粉是高技术、高附加值产品，目前其国际市场价格约为普通碳化硅微粉价格的10倍，为普通石英砂价格的200倍左右，而且国内外市场需求正处于高速增长期。然而，硅晶片线切割对碳化硅磨削微粉的晶相、纯度、粒度分布、颗粒形貌、表面特性（亲水性、分散性）要求极高。目前只有少数国外企业掌握了硅晶片线切割用碳化硅微粉的制造技术，如日本的FUJIMI株式会社、美国的Electro磨料公司、荷兰的ESK-SIC公司和法国Saint Gobain公司等，国际市场被上述几家企业所垄断。其中FUJIMI株式会社规模最大，其技术水平及产品质量均居世界领先地位，硅晶片线切割用碳化硅微粉的供应量占世界市场的60%左右，也是Intel公司全球唯一碳化硅磨削微粉特约供应商。
目前，国内已有院校及企业在进行硅晶片线切割用碳化硅微粉的研发工作，但试制品在6H晶相含量、颗粒形貌、亲水性等关键指标方面，与国际先进水平还有较大的差距，产品尚无法进入国际市场或替代进口，国内IC硅晶片线切割所用碳化硅微粉仍然依赖进口。
在此背景下，连云港研磨厂与南京工业大学、东南大学联合申报2006年度江苏省科技成果转化专项资金项目——“硅晶片线切割用6H SiC微粉材料的研究及产业化”项目（项目编号：BA2006049），并得到了江苏省科学技术厅的大力支持。连云港研磨厂委托东南大学进行6H晶型碳化硅微粉产业化关键技术研究与自动测控系统研制和建设实施。雷蒙磨粉碎自动控制系统是其中的一个子项目。
连云港研磨厂碳化硅粉碎、气流分级设备是生产线中的核心设备之一。500吨中试项目研发设备成功地制备出了具有理想颗粒形貌的碳化硅微粉，但其生产设备需工人手动操作，生产能耗大、效率低，难以保证规模化生产对产量、质量稳定性的要求。特别当进料过量时，极易造成堵塞、甚至烧毁电机的现象。
因此，随着连云港研磨厂规模的发展壮大，市场对产品产量、质量需求的不断提高，雷蒙磨粉碎自动控制系统的研制并投入使用已成为一项非常紧迫的任务。
三门峡富通新能源销售雷蒙磨粉机、雷蒙磨配件、球磨机等机械设备。
