【正文】 完成這一任務(wù)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(guò)運(yùn)算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。通常 I/O 點(diǎn)數(shù)可按實(shí)際需要的 10～ 15%考慮余量；當(dāng) I/O 模塊較多時(shí)，一般按上述比例留出備用模塊。 （ 4） 對(duì)聯(lián)網(wǎng)通信功能的要求 近年來(lái)，隨著工廠自動(dòng)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(yīng)該說(shuō)一般的電氣控制產(chǎn)品都有了通信功能。 根據(jù) I/O 設(shè)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(yuǎn)程I/O 式還是多臺(tái) 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(kāi) 關(guān) 狀 態(tài) 閥 門(mén) 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)是否是否延 時(shí) 7 S延 時(shí) 1 0 S延 時(shí) 5 S延 時(shí) 1 0 S延 時(shí) 3 0 S延 時(shí) 2 4 S延 時(shí) 3 0 S 圖 鹽堿分離離心機(jī)的工藝流程 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 3 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC 的選型 PLC 機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。 80 年代中后期，隨著工業(yè)系統(tǒng)的日益復(fù)雜，控制回路的進(jìn)一步增多，單一的 DDC控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)控制要求和生產(chǎn)工作的管理要求，同時(shí)中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī)的性能價(jià)格比有了很大提高 ?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的 CCS（計(jì)算機(jī)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(chǎng)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(hào)電平轉(zhuǎn)換成過(guò)程所要求的外部信號(hào)電平，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小型電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等。在輸出電壓時(shí)，可以采用 2 線回路和 4線回路兩種方式與負(fù)載相連。表 表示了 S7300 模擬量值所有可能的精度，標(biāo)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(fù)責(zé)系統(tǒng)的中央控制責(zé)任，存儲(chǔ)并執(zhí)行程序，實(shí)現(xiàn)通信功能，為 U 形總線提高 5V 電源。 西門(mén)子 S7300PLC 簡(jiǎn)介 （ 1） S7300PLC 的 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) S7300 PLC 是模擬式中小型 PLC，電源、 CPU 和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過(guò)U 形總線把電源 （ PS） 。 PLC 集三電（電控、電儀、電傳）于一體。 PLC 進(jìn)入中國(guó)時(shí)最初是從成套設(shè)備引進(jìn)應(yīng)用，由于 PLC 價(jià)格昂貴，引進(jìn)的 PLC 主要用于冶金、電力、自動(dòng)化生產(chǎn)線等大的設(shè)備和系統(tǒng)。這樣使 PLC 功能大大增加。 早期的 PLC（ 20 世紀(jì) 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(dòng)恢復(fù)等措施，有的 PLC 還采用了冗余技術(shù)等，進(jìn)一步增強(qiáng)了 PLC 的可靠性。 （ 2） PLC 的特點(diǎn) 通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全 PLC是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特點(diǎn)。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫(xiě)程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波處理，去掉高頻干擾，在內(nèi)部與計(jì)算機(jī)電路進(jìn)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(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體 ， 易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì) 。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 1969 年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器，并在通用公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)控制。 離心分離機(jī)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將是強(qiáng)化分離性能、發(fā) 展大型的離心分離機(jī)、改進(jìn)卸渣機(jī)構(gòu)、增加專用和組合轉(zhuǎn)鼓離心機(jī)、加強(qiáng)分離理論研究和研究離心分離過(guò)程最佳化控制技術(shù)等 。 還有一類實(shí)驗(yàn)分析用的分離機(jī)，可進(jìn)行液體澄清和固體顆粒富集，或液 液分離，這類分離機(jī)有常壓、真空、冷凍條件下操作的不同結(jié)構(gòu)型 式。這些最早的離心機(jī)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(jī)原理圖 離心機(jī)的工作原理 當(dāng)含有細(xì)小顆粒的懸浮液靜置不動(dòng)時(shí)，由于重力場(chǎng)的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。中國(guó)即將成為繼日本、美國(guó)之后第 3 個(gè)能夠生產(chǎn)全氟離子交換樹(shù)脂的國(guó)家。半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，我國(guó)電解法燒堿一直以隔膜法為主，改革開(kāi)放以來(lái)陸續(xù)從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的離子膜法技術(shù)裝置，尤其跨入 21 世紀(jì)離子膜法燒堿得到迅猛發(fā)展，新建和改擴(kuò)建燒堿裝置絕大多數(shù)為離子膜法，到 20xx 年，全國(guó)燒堿產(chǎn)能達(dá) 萬(wàn) t/a，其中，離子膜法為 萬(wàn) t/a 占 %；燒堿產(chǎn)量為 萬(wàn) t/a，其中，離子膜法 1108 萬(wàn) t/a，占 %。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 電解飽和食鹽水液 堿濕 氯 氣濕 氫 氣H 2有 機(jī) 合 成金 屬 冶 煉有 機(jī) 合 成造 紙玻 璃肥 皂紡 織印 染有 機(jī) 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(shù)的國(guó)內(nèi)發(fā)展情況 中國(guó)離子膜法燒堿歷經(jīng) 30 年的發(fā)展，生產(chǎn)與消費(fèi)居世界第一位，其發(fā)展具有中國(guó)特色，即“兩化、四轉(zhuǎn)向”。通電時(shí)， H2O 在陰極表面放電生成 H2， Na+穿過(guò)離子膜由陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室，導(dǎo)出的陰極液中含有 NaOH； Cl則在陽(yáng)極表面放電生成 Cl2。這一技術(shù)在 20 世紀(jì) 50 年代開(kāi)始研究， 80 年代開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。工業(yè)上用電解飽和 NaCl溶液的方法來(lái)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(jī)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(jī)進(jìn)行分離，離心工序的任務(wù)是將由蒸發(fā)崗位送來(lái)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(jī)回收結(jié)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(jī)的工作原理及其故障情況，對(duì)系統(tǒng)要求及參數(shù)進(jìn)行研究分析，利用 PLC自身所具備的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用 PLC控制離心機(jī)各電磁閥的動(dòng)作， 進(jìn)一步降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)環(huán)保要求的不斷提高、油價(jià)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(jié)構(gòu)、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(kuò)建或改造項(xiàng)目的首選工藝 , 國(guó)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(yáng)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(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，迅速成為自動(dòng)控制的首選。 在上面的電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中，電解產(chǎn)物之間能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如 NaOH 溶液和 Cl2 能反應(yīng)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(yáng)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(zhì)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(jié)晶可以得到固堿。生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化將會(huì)具 有獨(dú)特性、壟斷性和前瞻性，發(fā)達(dá)國(guó)家的氯堿工業(yè)正朝著大型化、集中化、經(jīng)濟(jì)規(guī)?；较虬l(fā)展。隨著我國(guó)離子膜燒堿的發(fā)展和自主創(chuàng)新研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化離子膜電解槽的技術(shù)水平不斷提高，采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的廠家將會(huì)越來(lái)越多。把離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能降耗提高到一個(gè)新水平。擴(kuò)散是無(wú)條件的絕對(duì)的。 離心機(jī)的由來(lái)與發(fā)展 離心機(jī) 的發(fā)展源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，我國(guó)古代就有這種思想的存在，現(xiàn)在離心機(jī)大量應(yīng)用于化工、石油、食品、制藥、選礦、煤炭、水處理和船舶等部門(mén)。通常，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。 選擇離心機(jī)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(jìn)行綜合分析，滿足對(duì)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(jī)。但采用小型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制價(jià)格昂貴 ， 輸入 、 輸出電路不匹配，編程技術(shù)復(fù)雜 ， 因而沒(méi)能得到推廣和應(yīng)用。但由于 PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer)混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用 PLC 作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。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(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序。它不僅能實(shí)現(xiàn)單機(jī)控制，而且能實(shí)現(xiàn)多機(jī)群控制 ； 不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還能實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和數(shù)據(jù)處理等，其主要功能如下 ： 開(kāi)關(guān)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(dòng)機(jī)的自動(dòng)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(hào)的設(shè)備 （ 如按鈕、開(kāi)關(guān)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(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，功耗低，有故障指示，能重復(fù)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(shì) 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 PLC 被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱（ PLC、機(jī)器人、 CAD/CAM）之一，從世界范圍來(lái)看， PLC 的產(chǎn)量、銷量都非常的高，在我國(guó)也呈直線上升，幾乎在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的所有部門(mén)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(chǔ)上，產(chǎn)品的體積越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng)，應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn)，應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。 S7 編程軟件組態(tài)主架導(dǎo)軌硬件時(shí)，電源， CPU 和 IM 分別放在導(dǎo)軌的 1 號(hào)槽、 2 號(hào)槽和 3 號(hào)槽上。 5 種標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的量程的直流電流和直流電壓信號(hào)，例如 DC1~5V 和 DC4~20mA。SM331 可選四檔積分時(shí)間： 、 、 20ms 和 l00ms，相對(duì)應(yīng)的以位表示的精度為 1 12 和 14。輸入信號(hào)進(jìn)入模塊后，一般都經(jīng)過(guò)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(jì)算機(jī)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 2 離心機(jī)控制要求 燒堿系統(tǒng)中的鹽堿分離離心機(jī)的分離過(guò)程是一個(gè)順序循環(huán)的工作過(guò)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(gè)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(gè)電磁閥的通斷電來(lái)配合完成上述工步過(guò)程。整體式每一 I/O 點(diǎn)的平均價(jià)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(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 （ 3）是否滿足響應(yīng)時(shí)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(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)， PLC 的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問(wèn)題。 因?yàn)?103 廠采用西門(mén)子系列 PLC 產(chǎn)品，因此為了保持機(jī)型統(tǒng)一，選用西門(mén)子 S7300 系列 PLC。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè) I/O 點(diǎn)及有關(guān)功能器件大概占用的內(nèi)存大致如下： 開(kāi)關(guān)量輸