本发明涉及半导体制造，特别是涉及一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法及系统。
背景技术：
1、半导体制造技术是一种高精度、高科技的制造工艺，它的应用范围非常广泛，例如计算机、智能手机、平板电脑、电视机等电子产品中都需要半导体芯片，因此半导体制造技术在现代工业中具有非常重要的地位。硅粉是半导体制造过程中不可或缺的原材料之一，硅粉的质量和处理对于半导体产品的性能和质量有着重要的影响。
2、现有技术中，硅粉料仓与冷氢化炉通过下料管路连接，下料管路上设置有阀门，阀门用于控制硅粉料仓向冷氢化炉输送硅粉。例如现有技术中，提出了公开号为cn211254435u，公开日为2020年08月14日的中国实用新型专利文件，该专利文献所公开的技术方案如下：一种物料输送装置及下料调节装置，其中，下料调节装置包括第一盘阀和开度调节组件，开度调节组件包括双作用定位器和双作用气缸，双作用气缸的活塞杆与第一盘阀的驱动臂连接。具体的，控制器向双作用定位器发送开度信号，双作用定位器根据开度信号向双作用气缸充气，使双作用气缸的活塞杆推动第一盘阀的驱动臂运动，驱动臂再带动第一盘阀的阀杆转动，阀杆带动第一盘阀的阀盘一起运动，使阀盘开启至预设开度。
3、上述技术方案在实际使用过程中，虽然能实现硅粉的连续下料，但是在下料过程中，会出现以下问题：硅粉在下料过程中容易产生堵塞问题，导致硅粉无法实现连续下料，影响后续反应效果。
4、在传统流化床反应器下料控制系统中，仅仅依靠单一的温度传感器采集系统温度信息，缺乏对流化床管道状态、床层高度等参数的监控和控制，下料效率低，易造成流化床管道堵塞。
5、现有技术中，提出了公开号为cn211254435u，公开日为2020年08月14日的中国使用新型专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：一种物料输送装置及下料调节装置，根据冷氢化炉内的反应温度和床层压差调节与硅粉料仓连接的下料管的下料量，对硅粉的下料量做出调整。
6、但是上述技术方案并未给出具体的控制方法，无法实现精准控制下料量。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法及系统，能有效解决无法实现精准控制下料量和硅粉容易堵塞的问题。
2、本发明是通过采用下述技术方案实现的：
3、一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，包括以下步骤：
4、步骤s1. 将硅粉和经过电加热器加热后的气体通入反应器内，实时采集反应器内的温度和床层压差，获得温度实时值和床层压差实时值；
5、步骤s2. dcs系统将床层压差实时值与床层压差设定值进行对比，若床层压差实时值低于或等于床层压差设定值，则dcs系统控制下料调节阀开启，控制硅粉下料；若床层压差实时值高于床层压差设定值，则dcs系统控制下料调节阀关闭，停止硅粉下料；
6、当下料调节阀开启后，在dcs系统中使用串级pid控制算法完成电加热器的功率调整：将温度实时值和温度设定值输入串级pid外环，获得下料调节阀的开度设定值；再实时采集下料调节阀的开度，获得下料调节阀的开度实时值；将下料调节阀的开度实时值和下料调节阀的开度设定值输入串级pid内环，对电加热器的功率进行控制。
7、所述下料调节阀的开度进行调整时，设置有总体限位，并且每次调整的幅度都设有限制。
8、当下料调节阀的开度开大2%且持续5分钟后自动停止继续打开下料调节阀。
9、当硅粉通入反应器之前，对硅粉进行预加热处理。
10、还包括对硅粉的下料速度进行调控，包括分别通过pid控制器控制带料氢气的流量以及用于存储硅粉的硅粉下料罐中的气体进气量。
11、当检测到硅粉下料罐的液位低于0%时，dcs系统将降低带料氢流量设定值。
12、一种基于dcs系统的硅粉下料的控制系统，包括硅粉下料罐、温度传感器、床层高度传感器、阀门定位器、电加热器、功率控制器、反应器以及dcs系统；所述硅粉下料罐与反应器之间的连通管上还设有下料调节阀；所述温度传感器、床层高度传感器、阀门定位器、功率控制器以及下料调节阀的执行机构分别与dcs系统相连；所述dcs系统用于根据床层高度传感器检测的床层压差实时值，通过下料调节阀的执行机构控制下料调节阀开启或者关闭，当下料调节阀开后，用于根据温度传感器检测的温度实时值和阀门定位器反馈的下料调节阀的开度实时值控制所述功率控制器，进一步控制电加热器的功率。
13、所述dcs系统内嵌入串联的外环pid控制器和内环pid控制器；所述外环pid控制器的输入端用于输入温度实时值和温度设定值，所述外环pid控制器的输出端与内环pid控制器的输入端相连，用于将下料调节阀的开度设定值发送至内环pid控制器，所述内环pid控制器的输入端还用于接收下料调节阀的开度实时值；所述内环pid控制器的输出端与功率控制器相连，用于控制电加热器的功率。
14、所述硅粉下料罐包括依次连通的硅粉接收罐和硅粉加料罐，所述硅粉接收罐上设有用于通入热氮气的进气口，所述硅粉接收罐内还设有加热器。
15、所述硅粉加料罐上还设有用于控制硅粉加料罐的下料速度的充压管路，所述充压管路通过第一pid控制器控制气体进气量；所述下料调节阀与反应器之间的连通管路上还连通有带料氢气注入管路，所述带料氢气注入管路的带料氢气的流量通过第二pid控制器控制。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
17、1、本发明中，通过床层压差的实时监测，系统可以迅速判断是否需要开启下料调节阀。开启后，串级pid控制算法结合温度和下料调节阀的开度，能够精确地调节电加热器的功率。这样的控制机制有望使反应器内的温度和床层压差更接近于最优值，从而提高反应转化效率。而通过确保反应器内的温度和床层压差处于最优状态，有望提高反应效率。这对于硅粉下料反应来说尤为重要，因为精确的温度和床层压差控制可以优化反应条件，最大程度地提高硅粉的转化率。
18、进一步的，通过对下料调节阀的精确控制，能确保硅粉的均匀、流畅下料。这是关键的，因为不均匀的下料可能导致反应器内的局部温度变化，影响反应的均匀性和稳定性。
19、2、所述下料调节阀的开度进行调整时，设置有总体限位，并且每次调整的幅度都设有限制，能避免下料期间硅粉于下料调节阀处发生搭桥等情况，提高了反应过程的稳定性和可靠性。
20、3、本发明中，当下料调节阀的开度开大2%且持续5分钟后自动停止继续打开下料调节阀，以确保硅粉可以顺畅下料，同时能进一步避免硅粉在下料调节阀处出现搭桥的情况，提高了反应过程的稳定性和可靠性。
21、4、本发明中，对硅粉进行预加热处理，能避免常温或冷硅粉对系统影响，能提高反应过程的效率和可靠性。
22、5、通过pid控制器控制带料氢气的流量以及气体进气量，能更好的控制硅粉下料速度，保证下料均匀、流畅。
23、6、当检测到硅粉下料罐的液位低于0%时，dcs系统将降低带料氢流量设定值，能减少对反应器内流化态的影响。
24、7、本发明中，将常规的硅粉下料罐设置成独立的硅粉接收罐和硅粉加料罐，在硅粉接收罐内设有加热器，用于对硅粉接收罐内的硅粉进行预热，避免潮湿，导致硅粉堵塞。进一步的，通过往硅粉接收罐内通入热氮气，进一步提高硅粉的预热效果与置换效果。
25、8、本发明中，通过第一pid控制器控制气体进气量，能进一步控制硅粉下料速度，通过第二pid控制器控制带料氢气的流量，能实现硅粉下料助吹，防止硅粉堵塞，防止气体反窜，保证安全；也便于控制流量，防止硅粉堵塞管线，也便于增大流量使实现管线冲刷。
1.一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：所述下料调节阀（24）的开度进行调整时，设置有总体限位，并且每次调整的幅度都设有限制。
3.根据权利要求2所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：当下料调节阀（24）的开度开大2%且持续5分钟后自动停止继续打开下料调节阀（24）。
4.根据权利要求1所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：当硅粉通入反应器（3）之前，对硅粉进行预加热处理。
5.根据权利要求1所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：还包括对硅粉的下料速度进行调控，包括分别通过pid控制器控制带料氢气的流量以及用于存储硅粉的硅粉下料罐中的气体进气量。
6.根据权利要求5所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制方法，其特征在于：当检测到硅粉下料罐的液位低于0%时，dcs系统将降低带料氢流量设定值。
7.一种基于dcs系统的硅粉下料的控制系统，其特征在于：包括硅粉下料罐、温度传感器、床层高度传感器、阀门定位器、电加热器（18）、功率控制器、反应器（3）以及dcs系统；所述硅粉下料罐与反应器（3）之间的连通管上还设有下料调节阀（24）；所述温度传感器、床层高度传感器、阀门定位器、功率控制器以及下料调节阀（24）的执行机构分别与dcs系统相连；所述dcs系统用于根据床层高度传感器检测的床层压差实时值，通过下料调节阀（24）的执行机构控制下料调节阀（24）开启或者关闭，当下料调节阀（24）开后，用于根据温度传感器检测的温度实时值和阀门定位器反馈的下料调节阀（24）的开度实时值控制所述功率控制器，进一步控制电加热器（18）的功率。
8.根据权利要求7所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制系统，其特征在于：所述dcs系统内嵌入串联的外环pid控制器和内环pid控制器；所述外环pid控制器的输入端用于输入温度实时值和温度设定值，所述外环pid控制器的输出端与内环pid控制器的输入端相连，用于将下料调节阀（24）的开度设定值发送至内环pid控制器，所述内环pid控制器的输入端还用于接收下料调节阀（24）的开度实时值；所述内环pid控制器的输出端与功率控制器相连，用于控制电加热器（18）的功率。
9.根据权利要求8所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制系统，其特征在于：所述硅粉下料罐包括依次连通的硅粉接收罐（1）和硅粉加料罐（2），所述硅粉接收罐（1）上设有用于通入热氮气的进气口，所述硅粉接收罐（1）内还设有加热器（4）。
10.根据权利要求8所述的一种基于dcs系统的硅粉下料的控制系统，其特征在于：所述硅粉加料罐（2）上还设有用于控制硅粉加料罐（2）的下料速度的充压管路（9），所述充压管路（9）通过第一pid控制器控制气体进气量；所述下料调节阀（24）与反应器（3）之间的连通管路上还连通有带料氢气注入管路，所述带料氢气注入管路的带料氢气的流量通过第二pid控制器控制。
