【正文】 PLC的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之 PLC中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好 。用梯形圖編程出錯(cuò)率比匯編語(yǔ)言低得多。它在硬件上 以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在 I/O 接口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的要求。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O模塊以及各種特殊功能模塊，并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，使 PLC 應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。到 80 年代在上海、北京、西安、廣州、長(zhǎng)春等 20 多家科研單位、大專院校和工廠研制和生產(chǎn) PLC 產(chǎn)品，具體的單位有：北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所、上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所、大連組合機(jī)床研究所、成都機(jī)床電器研究所、中科院北京計(jì)算機(jī)所及自動(dòng)化所、長(zhǎng)春一汽、 上海起重電器廠、上海香島機(jī)電公司、上海自力電子設(shè)備廠等單位。 隨著 PLC 的處理器處理速度的不斷提高， PLC 的功能不斷增多，現(xiàn)在發(fā)展成具有邏輯控制功能、過(guò)程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的名符其實(shí)的多功能控制器。每個(gè)模塊都有一個(gè)總線連接器，后者插在各模塊的背后。在所有的模式中，都可以通過(guò) MPI 接口與其他設(shè)備通信。 表 中央處理單元 CPU 的主要特性 特 性 CPU312 IFM CPU313 CPU314 CPU315/CPU3152DP 裝載存儲(chǔ)器 ● 內(nèi)置 20 KB RAM ● 內(nèi)置 20 KB EEPROM ● 內(nèi)置 20KRAM ● 最大 可擴(kuò)展256 存儲(chǔ)器卡 ● 內(nèi)置 40KRAM ● 最大可擴(kuò)展512 存儲(chǔ)器卡 ● 內(nèi)置 80 K RAM ● 最大可擴(kuò)展 512 存儲(chǔ)器卡 隨機(jī)存儲(chǔ)器 6 KB 12 KB 24 KB 48 KB 執(zhí) 行 時(shí) 間 位操作 μs μs μs μs 字操作 2 μs 2 μs 1 μs 1 μs 定點(diǎn)加 3 μs 3 μs 2 μs 2 μs 浮點(diǎn)加 60 μs 60 μs 50 μs 50 μs 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 最大數(shù)字 I/O 點(diǎn)數(shù) 144 128 512 1024 最大模擬 I/O 通 道 32 32 64 128 最大配置 1 個(gè)機(jī)架 1 個(gè)機(jī)架 4 個(gè)機(jī)架 4 個(gè)機(jī)架 （ 3） S7300PLC 的模擬量輸入 輸出 模塊 在生產(chǎn)過(guò)程中有大量的連續(xù)變化的模擬量需要用 PLC 來(lái)測(cè)量或控制。 模擬量輸入模塊 SM331 模擬量輸入 (簡(jiǎn)稱模入 (AI))模塊 SM331 目前有三種規(guī)格型號(hào)，即 8AIl2 位模塊、2AIl2 位模塊和 8AIl6 位模塊。 （ 4） S7300PLC 的 數(shù)字量輸入輸出模塊 數(shù)字量輸入模塊 SM321 數(shù)字量輸入模塊將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程送來(lái)的數(shù)字信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成 S7300 內(nèi)部信號(hào)電平。 從響應(yīng)速度上看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器響應(yīng)最慢；從安全隔離效果及應(yīng)用靈活性角度來(lái)看，以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。這股工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無(wú) 線技術(shù)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來(lái)，從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。 進(jìn)入 90 年代以后，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得 DCS 系統(tǒng)得到進(jìn)一步發(fā)展，提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性，在今天的工業(yè)控制領(lǐng)域 DCS 仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，但是 DCS 不具備開(kāi)放性，布線復(fù)雜，費(fèi)用較高，不同廠家產(chǎn)品的集成存在很大困難。 對(duì)于以數(shù)字量控制為主，帶少量模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力 、流量等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶 D/A 轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器（對(duì)溫度控制系統(tǒng)可選用溫度傳感器直接輸入的溫度模塊）和驅(qū)動(dòng)裝置，并選擇運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理功能較強(qiáng)的小型 PLC（如西門子公司的 S7200 或 S7300 系列、 OMRON 的公司的 CQM1/CQM1H 系列等）。因?yàn)橥粰C(jī)型的 PLC，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)與管理；其功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水平的提高和功能的開(kāi)發(fā)；其外部設(shè)備通用，資源可共享。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇通信方式?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，選定 PLC 的 I/O 能力應(yīng)最小為40 點(diǎn)。這個(gè)裝置就是輸入 /輸出（ I/O）模塊。 有的PLC 只能接成其中一種 。這種模塊就是模擬量輸出模塊。此外，輸出電壓值和輸出電流值也各有不同。輸入模塊最常見(jiàn)的為 24V 直流輸入，還有直流 5V、 12V、 48V，交流 115V/220V 等。例如，作為一般應(yīng)用下的經(jīng)驗(yàn)公式是： 所需存儲(chǔ)器容量 （ KB） =（ 1~） （ DI 10+DO 8+T/C 2+AI/AO 100+CP 300)/1024 其中： DI 為數(shù)字量輸 入點(diǎn)總數(shù)； DO 為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)； T/C 為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器總數(shù)；AI/AO 為模擬量 I/O 通道總數(shù)； CP 為通信接口總數(shù)。 PLC 容量估算 I/O 點(diǎn)數(shù)的估算 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的確定以系統(tǒng)實(shí)際的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為基礎(chǔ)確定。然而，對(duì)于某些個(gè)別的場(chǎng)合，則要求考慮 PLC 的響應(yīng)時(shí)間。但是模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展方便靈活， I/O 點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類和塊數(shù)、特殊 I/O 模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式 PLC 大得多，維修時(shí)更換模塊、判斷故障范圍也很方便。由圖 可知，只有前 6 步工作做連續(xù)循環(huán) 12 次后方可進(jìn)入大洗工步，待大洗完畢后再進(jìn)入下一次大循環(huán)。 70 年代中期，隨著微處理器的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)新的快速發(fā)展的時(shí)期， 1975 年世界上第一套以微處理為基礎(chǔ)的分散式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)問(wèn)世，它以多臺(tái)微處理器共同分散 控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中管理，被稱為集散控制系統(tǒng)（ Distributed Control System, DCS）。輸出具有電子短路保護(hù)功能。采樣時(shí)，信號(hào)經(jīng)過(guò)背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。 模擬量輸出模塊 SM332 模擬量輸出 (簡(jiǎn)稱模出 (AO))模塊 SM332 目前有三種規(guī)格型號(hào)，即 4AOl2 位模塊、2AO12 位模塊和 4AOl6 位模塊，分別為 4 通道的 12 位模擬量輸出模塊、 2 通道的 12位模擬量輸出模塊、 4 通道的 16 位模擬量輸出模塊。 S7300PLC 的 CPU 用 16 位的二進(jìn)制補(bǔ)碼表示模擬量值。 戶外型 CPU： CPU 312 IFM、 314 IFM、 314 戶外型和 3152DP。一條導(dǎo)軌共有 11 個(gè)槽號(hào) ： 1 號(hào)槽至 11 號(hào)槽，其中 4 號(hào)槽至 11 號(hào)槽可北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 以隨意放置除電源、 CPU 和 IM 以外的其他模塊。 系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ) ， 在 Windows 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的 PLC。 全世界 PLC 及其系 統(tǒng)的研究與制造達(dá) 200 多家公司，生產(chǎn)著 100 多個(gè)系列的產(chǎn)品。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。 中期的 PLC（ 20 實(shí)際 70 年代中期 80 年代中后期）在微處理器的出現(xiàn)使 PLC發(fā)生了巨大的變化。調(diào)試工 作大部分是室內(nèi)調(diào)試，用模擬開(kāi)關(guān)模擬輸入信號(hào)，其輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)可以觀察 PLC上相應(yīng)的發(fā)光二 極 管，可以根據(jù)它進(jìn)行測(cè)試、排錯(cuò)和修改 。即使在電源瞬間斷電的情況下，仍可正常工作。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 PLC 提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。 PLC 具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開(kāi)關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。系統(tǒng)程序提供了運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)，同時(shí)還為 PLC 用戶程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。 PLC 的定義及工作原理 可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC (Programmable Logical Controller)，以微處理器為核心，綜合微機(jī)技術(shù)、電 子應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置 。 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國(guó)汽車制造工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，在 1968 年美國(guó)通用汽車公司首先公開(kāi)招標(biāo)，對(duì)控制系統(tǒng)提出的具體要求基本為 ： ① 它的繼電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短 、 更改容易 、 接線簡(jiǎn)單 、 成本低； ② 它能把計(jì)算機(jī)的功能和繼電器控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。然后按處理量和對(duì)操作的自動(dòng)化要求，確定離心機(jī)的類型和規(guī)格，最后經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證。 離心分離機(jī) 的作用原 理有離心過(guò)濾和離心沉降兩種。 中國(guó)古代 ， 人們用繩索的一端系住陶罐，手握繩索的另一端，旋轉(zhuǎn)甩動(dòng)陶罐，產(chǎn)生離心力擠壓出陶罐中蜂蜜，這就是離心分離原理的早期應(yīng)用。擴(kuò)散與物質(zhì)的質(zhì)量成反比，顆粒越小擴(kuò)散越嚴(yán)重。 離心機(jī)簡(jiǎn)介 離心機(jī)的定義 離心機(jī)是利用 離心力 ， 分離液體與固體顆?；蛞后w與液體的混合物中各組分的機(jī)械。 三是離子交換膜由全 部依賴國(guó)外進(jìn)口轉(zhuǎn)向由國(guó)家支持、廠?？蒲性核嘟Y(jié)合自主創(chuàng)新研發(fā)生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)離子膜燒堿企業(yè)規(guī)模達(dá)到和超過(guò) 20 萬(wàn) t/a 的已達(dá) 30 余家。陰極區(qū)的另一產(chǎn)物濕氫氣經(jīng)冷卻、洗滌、壓縮后被送往氫氣貯柜。下圖是一臺(tái)離子交換膜電解槽（包括 16 個(gè)單元槽） 。在 工業(yè)生產(chǎn) 中，要避免這幾種產(chǎn)物混合，常使反應(yīng)在特殊的電解槽中進(jìn)行。使離心機(jī)控制線路大大簡(jiǎn)化，可靠性提高。目前 ,我國(guó)離子膜法裝置生產(chǎn)能力已達(dá) 656 萬(wàn) t/年 ,離子膜法生產(chǎn)工藝幾乎占到國(guó)內(nèi)燒堿裝置總產(chǎn)能的半壁江山。克服了離心機(jī)工作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單一、故障率高等缺陷。 本文主要討論了離心機(jī)及 PLC 的工作原理，以及運(yùn)用梯形圖編寫 PLC 程序，對(duì)PLC 邏輯控制程序的設(shè)計(jì)方法及實(shí)現(xiàn)過(guò)程、控制系 統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)方法做了說(shuō)明。 在燒堿 生產(chǎn)中，堿液的蒸發(fā)、濃縮過(guò)程中往往伴有鹽的結(jié)晶，因此需采取措施對(duì)鹽堿進(jìn)行分離。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1 緒 論 燒堿系統(tǒng)定義及其發(fā)展情況 氯堿工業(yè)的定義 氯堿，即氯堿工業(yè)，也指使用飽和食鹽水制 氯氣 氫氣燒堿的方法。 （ 2）離子交換膜法制燒堿 目前世界上比較先進(jìn)的電解制堿技術(shù)是離子交換膜法。 淡 鹽 水精 制 飽 和N a C l 溶 液離 子 交 換 膜H2O含 少 量 N a O HN a O H 溶 液+C l2H2C l2O HC lN a+H+ 圖 離子交換膜法電解原理示意圖 精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室；純水（加入一定量的 NaOH溶液）加入陰極室。陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)物濕氯氣經(jīng)冷卻、干燥、凈化、壓縮后可得到液氯。 “四轉(zhuǎn)向” 一是電解法燒堿生產(chǎn)方法由隔膜法為主轉(zhuǎn)向離子膜法為主。離子交換膜是離子膜法制備燒堿工藝的核心要素之一，用于氯堿和氫能燃料電池領(lǐng)域的全氟離子交換膜材料早已列入國(guó)家“ 863”計(jì)劃重大科技攻關(guān)項(xiàng)目，同時(shí)，全氟離子膜工程技術(shù)研究已列入“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。離心機(jī)主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開(kāi)；或?qū)⑷闈嵋褐袃煞N密度不同，又互不相溶的液體分開(kāi)；它也可用于排除濕固體 中的液體，例如用洗衣機(jī)甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機(jī)還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn)，有的沉降離心機(jī)還可對(duì)固體顆粒按密度或粒度進(jìn)行分級(jí)。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。 工業(yè)離心機(jī)誕生于歐洲， 比如 19 世紀(jì)中葉，先后出現(xiàn)紡織品脫水用的 三足式離心機(jī) ，和制糖廠分離結(jié)晶砂糖用的 上懸式離心機(jī) 。離心過(guò)濾是使懸浮液在離心力場(chǎng)下產(chǎn)生的離心壓力，作用在 過(guò)濾介質(zhì) 上，使液體通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)成為濾液，而固體顆粒被截留在過(guò)濾介質(zhì)表面，從而實(shí)現(xiàn)液 固分離；離心沉降是利用懸浮液（或乳濁液）密度不同的各組分在離心力場(chǎng)中迅速沉降分層的原理，實(shí)現(xiàn)液 固（或液 液）分離。 通常，對(duì)于含有粒度大于 毫米顆粒的懸浮液，可選用過(guò)濾離心機(jī)；對(duì)于懸浮液中顆粒細(xì)小或可壓縮變形的，則宜選用沉降離心機(jī)；對(duì)于懸浮液含固體量低、顆粒微小和對(duì)液體澄清度要求高時(shí)，應(yīng)選用分離機(jī)。但編程又比計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便； ③ 系統(tǒng)通用性強(qiáng)。 國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）于 1987 年頒布了其標(biāo)準(zhǔn)及定義 ：“ 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng) ， 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì) ， 它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序 ， 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制 、 定時(shí) 、 計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令 ， 并通過(guò)數(shù)字式 、 模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 ?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要輸入（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。使用 PLC 提供的定時(shí)、計(jì)數(shù)指令，可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，其定時(shí)值和計(jì)數(shù)值既可由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可用數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定，其值可進(jìn)行在線修改，操作十分靈活方便。 PLC 具有計(jì)數(shù)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)計(jì)數(shù)器或高速計(jì)數(shù)模塊