【正文】 另外我還要特別感謝我的父母及家里親人，沒有他們多年來一直默默無聞的支持與關(guān)心我的學(xué)業(yè)同樣也無法順利完成。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。在論文的撰寫過程中，同學(xué)對(duì)我的課題研究也給予了極大的幫助，提出了許多寶貴的建議，十分感謝。老師的指導(dǎo)將使我終生受益。Electrical Engineering Magazine,2006,23(5):1215.[21]張智杰,2003,7(1):3233.致　　謝本論文是在恩師XX的悉心指導(dǎo)下完成的，在論文設(shè)計(jì)期間，從開始的論文選題、到研究以及撰寫過程中，自始至終得到了老師的精心指導(dǎo)和熱情幫助，其中聚著老師的大量心血和汗水。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。本方案設(shè)計(jì)中不僅采用了先進(jìn)的軟件、硬件，而且著眼于企業(yè)“管控一體化”的需求，貫徹?cái)?shù)字化的先進(jìn)思想，使企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的進(jìn)一步智能應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。模塊化小型PLC能夠在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，并且易配置、易接線、隔離性好、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、抗腐蝕，適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，平均無故障間隔時(shí)間(MTBF)為15年。通過模塊化小型PLC采用智能化控制，有效避免離心機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的震動(dòng)。采用模塊化小型PLC為控制核心，大幅減少傳統(tǒng)繼電器控制方式的連線,給維護(hù)檢修工作帶來極大方便。通過計(jì)算機(jī)可以方便地完成參數(shù)設(shè)置，監(jiān)視設(shè)備工作狀態(tài)。可在任何規(guī)格型號(hào)的臥式刮刀離心機(jī)上使用，只需少許改動(dòng)就可。 PLC控制系統(tǒng)順序功能圖 順序功能圖 PLC控制系統(tǒng)程序 觸摸屏仿真界面 監(jiān)控界面 參數(shù)設(shè)置界面 結(jié)　　論該控制系統(tǒng)采用了目前主流的SIMATIC S7300PLC，S7300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，電源、CPU和其他模塊都是獨(dú)立的，可以通過U形背板總線把電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上，通過編程軟件能夠輕松實(shí)現(xiàn)各種控制要求。啟動(dòng)油泵和主機(jī)后，經(jīng)過初始熔鹽和初始刮刀步驟后，結(jié)束初始化，進(jìn)入到循環(huán)程序中運(yùn)行，按照離心機(jī)的工藝流程及設(shè)定程序的來控制來各個(gè)電磁閥的通斷。應(yīng)注意：手動(dòng)操作時(shí)，同時(shí)開通的電磁閥總數(shù)不要超過3個(gè)。（1）手動(dòng)控制當(dāng)“手動(dòng)/自動(dòng)”開關(guān)選為手動(dòng)時(shí)，通過各電磁閥所對(duì)應(yīng)的開關(guān)可實(shí)現(xiàn)對(duì)所對(duì)應(yīng)電磁閥的手動(dòng)操作。 主機(jī)和油泵的控制主機(jī)和油泵的起停通過控制臺(tái)上相應(yīng)的按鈕手動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)主機(jī)和油泵運(yùn)行時(shí)，其對(duì)應(yīng)的綠色指示燈亮。 分配輸入/輸出點(diǎn)PLC機(jī)型及輸入/輸出（I/O）模塊選擇完畢后，參照具體的PLC相關(guān)說明書或手冊(cè)將輸入信號(hào)與輸入點(diǎn)、輸出控制信號(hào)與輸出點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)畫出I/O接線圖即PLC輸入/輸出電氣原理圖。不同的I/O模塊，其電路和性能不同，它直接影響著PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。典型模擬量模塊的量程為10V～+10V、0～+10V、4～20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。（4） 模擬量輸出信號(hào)生產(chǎn)設(shè)備或過程的許多執(zhí)行機(jī)構(gòu)，往往要求用模擬信號(hào)來控制，而PLC輸出的控制信號(hào)是數(shù)字量，這就要求有相應(yīng)的模塊將其轉(zhuǎn)換為模擬量。（3） 模擬量輸入信號(hào) 生產(chǎn)過程的許多參數(shù)，如溫度、壓力、液位、流量都可以通過不同的檢測(cè)裝置轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號(hào)，然后再將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入PLC。數(shù)字量輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、晶閘管輸出型等。（2） 數(shù)字量輸出信號(hào) 還有許多控制對(duì)象，如指示燈的亮和滅、電機(jī)的啟動(dòng)和停止、晶閘管的通和斷、閥門的打開和關(guān)閉等，對(duì)它們的控制只需通過二值邏輯“1”和“0”來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)公共端接入負(fù)電位時(shí)，就是源型接線；接入正電位時(shí)，就是漏型接線。按公共端接入正負(fù)電位不同分為漏型和源型。（1） 數(shù)字量輸入信號(hào) 生產(chǎn)設(shè)備或控制系統(tǒng)的許多狀態(tài)信息，如開關(guān)、按鈕、繼電器的觸點(diǎn)等，它們只有兩種狀態(tài)：通或斷，對(duì)這類信號(hào)的拾取需要通過數(shù)字量輸入模塊來實(shí)現(xiàn)。不同的信號(hào)形式，需要不同類型的I/O模塊。所以，在PLC和生產(chǎn)過程之間，必須設(shè)置信息的傳遞和變換裝置。根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)公式得到的存儲(chǔ)器的容量估算值為： I/O模塊的選擇在PLC控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制，要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)，按要求的方式送入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：開關(guān)量輸入所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為：輸入點(diǎn)數(shù)10開關(guān)量輸出所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為：輸出點(diǎn)數(shù)8定時(shí)器/計(jì)數(shù)器所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)為：定時(shí)/計(jì)數(shù)器數(shù)量2模擬量所需存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)為：模擬量通道數(shù)100通信接口所需存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)為：接口數(shù)量300存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用容量即為存儲(chǔ)器容量。 PLC存儲(chǔ)器容量估算用戶程序占用多少存儲(chǔ)容量與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。本系統(tǒng)中有手動(dòng)控制按鈕13個(gè)，因此有輸入13點(diǎn)；輸出控制信號(hào)9個(gè)，指示信號(hào)9個(gè)，因此共有輸出18點(diǎn)。在I/O點(diǎn)數(shù)的確定時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)余量。因?yàn)?03廠采用西門子系列PLC產(chǎn)品，因此為了保持機(jī)型統(tǒng)一，選用西門子S7300系列PLC。（5）其他特殊要求 考慮被控對(duì)象對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制、高速計(jì)數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)界面（HMI）等方面的特殊要求，可以選用有相應(yīng)特殊I/O模塊的PLC。PLC作為工廠自動(dòng)化的主要控制器件，大多數(shù)產(chǎn)品都具有通信聯(lián)網(wǎng)能力。為了減少PLC的I/O響應(yīng)延遲時(shí)間，可以選用掃描速度高的PLC，使用高速I/O處理這一類功能指令，或選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。（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)合來說，PLC的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問題。同一機(jī)型PLC的另一個(gè)好處是，在使用上位計(jì)算機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行管理和控制時(shí)，通信程序的編制比較方便。對(duì)于一個(gè)企業(yè)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量做到機(jī)型統(tǒng)一。因此，對(duì)于較復(fù)雜的和要求較高的系統(tǒng)一般應(yīng)選用模塊式PLC。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。對(duì)于控制比較復(fù)雜，控制功能要求更高的工程項(xiàng)目，例如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能時(shí)，可視控制規(guī)模及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔機(jī)（如西門子公司的S7300或S7400系列、OMRON的公司的C200H或CV/CVM1系列、AB公司的Control Logix系列等）。具體應(yīng)考慮以下幾方面：（1）性能與任務(wù)相適應(yīng) 對(duì)于小型單臺(tái)、僅需要數(shù)字量控制的設(shè)備，一般的小型PLC（如西門子公司的S7200系列、OMRON公司的CPM1/CPM2系列、三菱的FX系列等）都可以滿足要求。如此往復(fù)循環(huán)，直到按下復(fù)位按鈕后，整個(gè)系統(tǒng)才停止運(yùn)行。2 離心機(jī)控制要求燒堿系統(tǒng)中的鹽堿分離離心機(jī)的分離過程是一個(gè)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(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)電磁閥的通斷電來配合完成上述工步過程。從八十年代后期開始，由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展，許多傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化，人們便開始尋求用一根通信電纜將具有統(tǒng)一的通信協(xié)議通信接口的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接起來，在設(shè)備層傳遞的不再是I/O（4～20mA/24VDC）信號(hào)，而是數(shù)字信號(hào)，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線。于是，由中小型計(jì)算機(jī)和微機(jī)共同作用的分層控制系統(tǒng)得到大量應(yīng)用。進(jìn)入80年代以后，人們利用微處理器和一些外圍電路構(gòu)成了數(shù)字式儀表以取代模擬儀表，這種DDC的控制方式提高了系統(tǒng)的控制精度和控制的靈活性，而且在多回路的巡回采樣及控制中具有傳統(tǒng)模擬儀表無法比擬的性能價(jià)格比。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）。 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與控制系統(tǒng)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。對(duì)諸如圖像、語(yǔ)音信號(hào)等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱水?dāng)前在商業(yè)領(lǐng)域風(fēng)靡的以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。 控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展 工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。在額定輸入電壓下，～。 數(shù)字量I/O模塊SM323SM323模塊有兩種類型，一種是帶有8個(gè)共地輸入端和8個(gè)共地輸出端，另一種是帶有16個(gè)共地輸入端和16個(gè)共地輸出端，兩種特性相同。晶體管輸出模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式屬于交流輸出模塊；繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊屬于交直流兩用輸出模塊。 數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號(hào)模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入模塊。輸入信號(hào)進(jìn)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。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方式。采用4線回路能獲得比較高的輸出精度。SM332可以輸出電壓，也可以輸出電流。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112和14。SM331主要由A/D轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。S7300PLC模擬量輸入模塊可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號(hào)，而模擬量輸出模塊可以輸出0～10V，1～5V，－10V～+10V，0～20mA，4～20mA，－20～+20mA等模擬信號(hào)。其中最高位為符號(hào)位S，“0”表示正值，“1”表示負(fù)值，被測(cè)值的精度可以調(diào)整，取決于模擬量模塊的性能和它的設(shè)定參數(shù)，對(duì)于精度小于15位的模擬量值，低字節(jié)中冪項(xiàng)低的位不用。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。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量物體的成分和頻率等。，包括存儲(chǔ)器容量、指令執(zhí)行時(shí)間、最大I/O點(diǎn)數(shù)、各類編程元件(位存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、可調(diào)用塊)數(shù)量等。大容量高端型CPU：3172DP和CPU 3182DP。5種標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU 3131313152DP和3162DP。S7300的CPU模塊大致可以分為以下幾類：6種緊湊型CPU，帶有集成的功能和I/O：CPU 312C、313C、313CPtP、313C2DP、314CPtP和314C2DP。CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARTUP（啟動(dòng)），RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。如：DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等。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。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7300的標(biāo)準(zhǔn)軌道上。通過提供標(biāo)準(zhǔn)化和開放化的接口，可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。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)品的體積越來越小，功能越來越強(qiáng)；大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過程控制領(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。功能向增強(qiáng)化和專業(yè)化的方向發(fā)展，針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)，開發(fā)出專業(yè)化的PLC產(chǎn)品。從現(xiàn)代控制裝置來看，無論是邏輯控制、過程控制還是運(yùn)動(dòng)控制都使用計(jì)算機(jī)的控制裝置，計(jì)算機(jī)稱為三電一體的物質(zhì)