【正文】 完成這一任務的就是模擬量輸入模塊。 有的 PLC 即可以源型接線，也可以漏型接線，比如 S7200。 PLC 經(jīng)過運算、處理后，再將結果以數(shù)字量的形式輸出，此時也要把該輸出變換為適合于對生產(chǎn)過程進行控制的量。通常 I/O 點數(shù)可按實際需要的 10～ 15%考慮余量；當 I/O 模塊較多時，一般按上述比例留出備用模塊。 （ 4） 對聯(lián)網(wǎng)通信功能的要求 近年來，隨著工廠自動化的迅速發(fā)展，企業(yè)內(nèi)小到一塊溫度控制儀表的 RS485 串行通信、大到一套制造系統(tǒng)的以 太網(wǎng)管理層的通信，應該說一般的電氣控制產(chǎn)品都有了通信功能。 根據(jù) I/O 設備距 PLC 之間的距離和分布范圍確定 PLC 的安裝方式為集中式、遠程I/O 式還是多臺 PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式。 表 各電磁閥的狀態(tài)表 注：“ +”表示電磁閥通電，“ ”表示電磁閥斷電 加料 母液 水洗 稀母液 熔鹽 刮刀 大洗 1 加料閥 + 2 母液閥 + 3 水洗閥 + + 4 稀母液 閥 + + + + 5 熔鹽閥 + + + 6 刮刀閥 + + + 7 大洗閥 + 步驟 驟 開 關 狀 態(tài) 閥 門 北華大學畢業(yè)設計（論文） 22 初 始 化水 洗加 料母 液加 料 6 次稀 母 液熔 鹽刮 刀循 環(huán) 1 2 次大 洗加 料加 料5 、 6 通 電1 通 電2 通 電3 、 4 通 電4 、 5 、 6 通 電3 、 7 通 電4 、 5 、 6 通 電4 、 5 、 6 通 電起 動是否是否延 時 7 S延 時 1 0 S延 時 5 S延 時 1 0 S延 時 3 0 S延 時 2 4 S延 時 3 0 S 圖 鹽堿分離離心機的工藝流程 北華大學畢業(yè)設計（論文） 23 3 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計 PLC 的選型 PLC 機型的選擇應是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護使用方便以及最佳的性能價格比。 80 年代中后期，隨著工業(yè)系統(tǒng)的日益復雜，控制回路的進一步增多，單一的 DDC控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場的生產(chǎn)控制要求和生產(chǎn)工作的管理要求，同時中小型計算機和微機的性能價格比有了很大提高 ?？刂葡到y(tǒng)的結構從最初的 CCS（計算機集中控制系統(tǒng)） ， 到第二代的 DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現(xiàn)在流行的 FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。 數(shù)字量輸出模塊 SM322 數(shù)字量輸出模塊 SM322 將 S7300 內(nèi)部信號電平轉換成過程所要求的外部信號電平，可直接用于驅動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。在輸出電壓時，可以采用 2 線回路和 4線回路兩種方式與負載相連。表 表示了 S7300 模擬量值所有可能的精度，標有 “ ” 的位就是不用的位，一般填入“ 0”。 主從接口安全型 CPU： CPU 315F2DP。 （ 2） S7300 PLC 的 CPU 模塊 CPU模塊是控制系統(tǒng)的核心，負責系統(tǒng)的中央控制責任，存儲并執(zhí)行程序，實現(xiàn)通信功能，為 U 形總線提高 5V 電源。 西門子 S7300PLC 簡介 （ 1） S7300PLC 的 系統(tǒng) 結構 S7300 PLC 是模擬式中小型 PLC，電源、 CPU 和其他模塊都是獨立的，可以通過U 形總線把電源 （ PS） 。 PLC 集三電（電控、電儀、電傳）于一體。 PLC 進入中國時最初是從成套設備引進應用，由于 PLC 價格昂貴，引進的 PLC 主要用于冶金、電力、自動化生產(chǎn)線等大的設備和系統(tǒng)。這樣使 PLC 功能大大增加。 早期的 PLC（ 20 世紀 60 年代末 70 年代中期）一般稱為可編程邏輯控制器。光電隔離和故障診斷、自動恢復等措施，有的 PLC 還采用了冗余技術等，進一步增強了 PLC 的可靠性。 （ 2） PLC 的特點 通用性強、靈活性好、功能齊全 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編寫程序時設定，也可以用撥盤開關在外部設定，實現(xiàn)計數(shù)控制。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 PLC 的輸入電路要對輸入信號進行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計算機電路進行光電隔離，靠光耦原件或繼電器建立連接。 可編程控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體 ， 易于擴充功能的原則而設計 。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 11 1969 年美國數(shù)字設備公司根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在通用公司汽車生產(chǎn)線上首次應用成功，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動控制。 離心分離機未來的發(fā)展趨勢將是強化分離性能、發(fā) 展大型的離心分離機、改進卸渣機構、增加專用和組合轉鼓離心機、加強分離理論研究和研究離心分離過程最佳化控制技術等 。 還有一類實驗分析用的分離機，可進行液體澄清和固體顆粒富集，或液 液分離，這類分離機有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結構型 式。這些最早的離心機都是間歇操作和人工排渣的。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。 圖 臥式離心機原理圖 離心機的工作原理 當含有細小顆粒的懸浮液靜置不動時，由于重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。中國即將成為繼日本、美國之后第 3 個能夠生產(chǎn)全氟離子交換樹脂的國家。半個多世紀來，我國電解法燒堿一直以隔膜法為主，改革開放以來陸續(xù)從國外引進先進的離子膜法技術裝置，尤其跨入 21 世紀離子膜法燒堿得到迅猛發(fā)展，新建和改擴建燒堿裝置絕大多數(shù)為離子膜法，到 20xx 年，全國燒堿產(chǎn)能達 萬 t/a，其中，離子膜法為 萬 t/a 占 %；燒堿產(chǎn)量為 萬 t/a，其中，離子膜法 1108 萬 t/a，占 %。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 6 電解飽和食鹽水液 堿濕 氯 氣濕 氫 氣H 2有 機 合 成金 屬 冶 煉有 機 合 成造 紙玻 璃肥 皂紡 織印 染有 機 合 成氯 化 物 合 成農(nóng) 藥N a O HC l 2H C l鹽 酸含 氯 漂 白 劑 圖 氯堿工業(yè)產(chǎn)品 離子膜法電解技術的國內(nèi)發(fā)展情況 中國離子膜法燒堿歷經(jīng) 30 年的發(fā)展，生產(chǎn)與消費居世界第一位，其發(fā)展具有中國特色，即“兩化、四轉向”。通電時， H2O 在陰極表面放電生成 H2， Na+穿過離子膜由陽極室進入陰極室，導出的陰極液中含有 NaOH； Cl則在陽極表面放電生成 Cl2。這一技術在 20 世紀 50 年代開始研究， 80 年代開始工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上用電解飽和 NaCl溶液的方法來制取 NaOH、 Cl2和 H2， 并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。目前大多數(shù)廠家均采用以離心機為主體的分離系統(tǒng)，主要的方法是將含有NaCl 晶體的溶液蒸發(fā)后，裝入離心機進行分離，離心工序的任務是將由蒸發(fā)崗位送來的經(jīng)蒸汽加熱，蒸發(fā)濃縮后的固液混合物經(jīng)旋液分離器、離心機回收結晶鹽，鹽經(jīng)溶解后送到鹽水工序，堿液經(jīng)澄清冷卻成隔膜液堿成品。深入了解了離心機的工作原理及其故障情況，對系統(tǒng)要求及參數(shù)進行研究分析，利用 PLC自身所具備的邏輯運算和數(shù)據(jù)處理功能，實現(xiàn)了離心機控制系統(tǒng)的設計。采用 PLC控制離心機各電磁閥的動作， 進一步降低了操作人員的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率，并有效控制母液含鹽量及析出鹽含堿量。面對環(huán)保要求的不斷提高、油價上漲、能源緊缺等現(xiàn)狀 ,發(fā)展離子膜堿已經(jīng)成為氯堿企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結構、節(jié)能降耗、保護環(huán)境、增強市場競爭力的主要措施 , 絕大多數(shù)企業(yè)都將離子膜法工藝作為擴建或改造項目的首選工藝 , 國內(nèi)新建燒堿裝置中 ,采用離子膜法工藝的裝置約占 90%,只有 10%采用金屬陽極隔膜法生產(chǎn)工藝。而可編程序控制器是專為工業(yè)環(huán)境設計的計算機，以其可靠性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，迅速成為自動控制的首選。 在上面的電解飽和食鹽水的實驗中，電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學反應，如 NaOH 溶液和 Cl2 能反應生成 NaClO、 H2 和 Cl2 混合遇火能發(fā)生爆炸。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的 H2 和陽極產(chǎn)生的 Cl2 相混合而引起爆炸，又能避免 Cl2 和 NaOH溶液作用生成 NaClO 而影響燒堿的質量。 由電解槽流出的陰極液中含有 30％的 NaOH，稱為液堿，液堿經(jīng)蒸發(fā)、結晶可以得到固堿。生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化將會具 有獨特性、壟斷性和前瞻性，發(fā)達國家的氯堿工業(yè)正朝著大型化、集中化、經(jīng)濟規(guī)?；较虬l(fā)展。隨著我國離子膜燒堿的發(fā)展和自主創(chuàng)新研發(fā)的國產(chǎn)化離子膜電解槽的技術水平不斷提高，采用國產(chǎn)化技術的廠家將會越來越多。把離子膜法燒堿生產(chǎn)技術和節(jié)能降耗提高到一個新水平。擴散是無條件的絕對的。 離心機的由來與發(fā)展 離心機 的發(fā)展源遠流長，我國古代就有這種思想的存在，現(xiàn)在離心機大量應用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門。通常，轉鼓轉速越高，分離效果也越好。 選擇離心機須根據(jù)懸浮液（或乳濁液）中固體顆 粒的大小和濃度、固體與液體（或兩種液體）的密度差、液體粘度、濾渣（或沉渣）的特性，以及分離的要求等進行綜合分析，滿足對濾渣（沉渣）含濕量和濾液（分離液）澄清度的要求，初步選擇采用哪一類離心分離機。但采用小型計算機實現(xiàn)工業(yè)控制價格昂貴 ， 輸入 、 輸出電路不匹配，編程技術復雜 ， 因而沒能得到推廣和應用。但由于 PC 容易和個人計算機（ Personal Computer)混淆，故人們?nèi)粤晳T地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫。程序包含 PLC 生產(chǎn)廠家提供系統(tǒng)程序和用戶根據(jù)需要自行開發(fā)的應用程序。它不僅能實現(xiàn)單機控制，而且能實現(xiàn)多機群控制 ； 不僅能實現(xiàn)邏輯控制，還能實現(xiàn)過程控制、運動控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下 ： 開關量邏輯控制 這是 PLC 的最基本的功能。定位控制是 PLC 不可缺少的控制功能之一。 PLC 與變頻器組成聯(lián)合控制系統(tǒng)，可提高交流電動機的自動化控制水平。 PLC 能承受電網(wǎng)電壓的變化，可直接由交流市電供電，直接取自電控箱電源。另外， PLC的接線十分方便，只需將輸入信號的設備 （ 如按鈕、開關等 ） 與 PLC的輸入端子相連，將接受控制的執(zhí)行元件 （ 接觸器、電磁閥等 ） 與輸出端子相連即可。因此，早期的 PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，功耗低，有故障指示，能重復使用等。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。 （ 2）現(xiàn)狀及趨勢 北華大學畢業(yè)設計（論文） 16 PLC 被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱（ PLC、機器人、 CAD/CAM）之一，從世界范圍來看， PLC 的產(chǎn)量、銷量都非常的高，在我國也呈直線上升，幾乎在國民經(jīng)濟的所有部門得到了迅速的普及與推廣。 規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展，小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎上，產(chǎn)品的體積越來越小，功能越來越強；大型化是指應用在工業(yè)過程控制領域較大的應用市場，應用的規(guī)模從幾十點擴展到上千點，應用功能從單一的邏輯運算擴展幾乎能滿足所有的用戶要求。 S7 編程軟件組態(tài)主架導軌硬件時，電源， CPU 和 IM 分別放在導軌的 1 號槽、 2 號槽和 3 號槽上。 5 種標準的 CPU： CPU 31 31 31 3152DP 和 3162DP。變送器用于將傳感器提供的電量或非電量轉換成標準的量程的直流電流和直流電壓信號，例如 DC1~5V 和 DC4~20mA。SM331 可選四檔積分時間： 、 、 20ms 和 l00ms，相對應的以位表示的精度為 1 12 和 14。輸入信號進入模塊后，一般都經(jīng)過光電隔離和濾波，然后才送至輸入緩沖器等待CPU 采樣。在額定輸入電壓下 ，輸入延遲為 ～ 。 60 年代初，出現(xiàn)了由計算機完全替代模擬控制的控制系統(tǒng)，被稱為直接數(shù)字控制（ Direct Digital Control, DDC） 。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 21 2 離心機控制要求 燒堿系統(tǒng)中的鹽堿分離離心機的分離過程是一個順序循環(huán)的工作過程，根據(jù)其工藝流程共分加料、母液、水洗、熔鹽、刮刀、稀母液、大洗等 7 個工步，依靠加料閥、母液閥、水洗閥、稀母液閥、熔鹽閥，刮刀閥，大洗閥等 7 個電磁閥的通斷電來配合完成上述工步過程。整體式每一 I/O 點的平均價格比模塊式的便宜，所以人們一般傾向于在小型控制系統(tǒng)中采用整體式 PLC。 北華大學畢業(yè)設計（論文） 24 （ 3）是否滿足響應時間的要求 由于現(xiàn)代 PLC 有足夠高的速度處理大量的 I/O 數(shù)據(jù)和解算梯形圖邏輯，因此對于大多數(shù)應用場合來說， PLC 的響應時間并不是主要的問題。 因為 103 廠采用西門子系列 PLC 產(chǎn)品，因此為了保持機型統(tǒng)一，選用西門子 S7300 系列 PLC。 根據(jù)經(jīng)驗，每個 I/O 點及有關功能器件大概占用的內(nèi)存大致如下： 開關量輸