直拉式单晶炉是生产单晶硅的重要设备,单晶硅在微电子、光电子产业的应用非常广泛。近年来电子产业的快速发展,要求硅单晶片具有直径大、完整性高、纯度高、均匀性好等特点,这必然要求直拉式单晶炉向着投料量大、可靠性高、质量高、操作简单、界面友好、全自动化控制方向发展。进口直拉式单晶炉造价昂贵,适用于超大规模集成电路用单晶硅的生产。对光伏产业,单晶硅的纯度要求相对较低,采用国产单晶炉,可以极大降低产品制造成本,提高国内产品竞争力,对促进我国光伏产业的发展具有重要现实意义。本论文以七星电子直拉式单晶炉的全面升级、改造为契机,设计了全自动直拉式单晶炉的电控系统,主要工作涉及硬件和软件两方面。第一,搭建和优化了电气控制硬件平台。直拉式单晶生长包括引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉等过程,如何有效检测和控制主要技术参数,是提高单晶炉自动化程度、实现高精度、高纯度、高可靠性的关键。论文从单晶硅生长过程出发,在分析了直拉式单晶炉机械结构系统的基础上,提出了“PLC+触摸屏+工控机”一体化主控系统模式,并完成硬件选型和匹配。第二,开发了电气控制系统软件。电气控制系统软件设计的目的,是通过软件对硬件的驱动,达成对单晶生长的控制,保证单晶硅生产过程顺利、晶体生长环境稳定,全工序温度曲线平稳、单晶缺陷降低、晶棒直径控制准确。软件包括功能设计和程序开发两方面,涉及PLC集中控制设计、人机界面设计、CCD软件设计等三方面。设计的电气控制系统通过与机械结构系统的总装,交付客户使用,实现了单晶炉生产工艺过程的全自动化,体现出高可靠性、高质量以及良好的操作性能。