近些年来太阳能光伏行业快速发展,单晶硅被大量应用在太阳能领域。目前,单晶生产设备都已经比较成熟,但还是存在一些需要改进的方面。所以,单晶设备的优化不仅可以提升单晶硅的品质,而且可以降低单晶硅的成本,意义非常重要。目前,市场对于单晶产品的直径尺寸要求越来越大。本文针对大直径直拉式单晶炉等径控制系统的工程应用进行了研究,将控制系统的硬件和软件进行了创新设计。文章首先简介了直拉单晶炉的结构,然后叙述了单晶炉等径控制的原理,之后结合积累的经验对控制系统进行了设计研究。硬件方面主要是对传统的驱动方式进行了改进,并且引入CCD系统对直径进行测量。软件方面主要是采用了CANopen的现场总线模式,组成了数字化通信网络,实现了信息处理的现场化。等径控制性能的优劣直接关系到生产出的单晶硅产品的质量。拉晶过程中,单晶硅棒的直径大小主要受到晶体拉速和温度的影响。而拉速和温度又以直径为中心相互影响,传统的PID控制在这方面具有局限性。因此,课题引入了内模控制,将内模控制与PID相结合形成内模PID控制器。文中阐述了内模控制的基本原理以及IMC-PID的研究过程,将等径控制的数学模型与IMC-PID控制器相结合的控制方式进行仿真研究,仿真结果符合工程应用的需要。