【正文】 語(yǔ)言 —— 順序功能圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以用移位寄存器和順序控制指令編寫(xiě)程序。 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。定位控制是 PLC 不可缺少的控制功能之一。配置 PID控制單元或模塊，對(duì)控制過(guò)程中某一變量 （ 如速度、溫度、電流、電壓等 ） 進(jìn)行 PID 控制。 PLC 提供了各種智能模塊，如模擬量輸入模塊、模擬量 輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、熱電阻用模擬量輸入模塊、熱電阻用模擬量輸出模塊等，通過(guò)使用這些模北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 塊，把現(xiàn)場(chǎng)輸入的模擬量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后送 CPU 處理；而 CPU 處理的數(shù)字結(jié)果，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換成模擬量去控制被控設(shè)備，以完成對(duì)連續(xù)量的控制。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。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。大量控制都是用掃描方式，個(gè)別急需的處理，可通過(guò)中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序的方式來(lái)執(zhí)行。輸出電路 需進(jìn)行功率的放大，以帶動(dòng)一般地工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等?？煽课锢韺?shí)現(xiàn)主要輸入（ INPUT）及輸出（ OUTPUT）電路。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。 入出信息交換、可靠物理實(shí)現(xiàn)是 PLC 實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。” PLC 是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。 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 。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)。 20 世紀(jì) 70 年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，可編程邏輯控制器更多地具有計(jì)算機(jī)功能，不僅用邏輯編程取代硬接線邏輯，還增加了運(yùn)算 、 數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，而且做到了小型化和超小型化。其后日本、德國(guó)等相繼引入，可編程序控制器迅速發(fā)展起來(lái)。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)。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。理論研究方面，主要研究轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體流動(dòng)狀況和濾渣形成機(jī)理，研究最小分離度和處理能力的計(jì)算方法 。 強(qiáng)化分離性能包括提高轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速 、 在離心分離過(guò)程中增加新的推動(dòng)力 、 加快推渣速度 、 增大轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度使離心沉降分離的時(shí)間延長(zhǎng)等。 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)。 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)。工業(yè)北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 用離心分離機(jī)的分離因數(shù)一般為 100～ 20200，超速管式分離機(jī)的分離因數(shù)可高 62020，分析用超速分離機(jī)的分離因數(shù)最高達(dá) 610000。 衡量離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是 分離因數(shù) 。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，轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。 離心機(jī)有一個(gè)繞本身軸線 高速旋轉(zhuǎn)的圓筒，稱為 轉(zhuǎn)鼓 ，通常由 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)。 由于卸渣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)， 20 世紀(jì) 30 年代出現(xiàn)了連續(xù)操作的離心機(jī)，間歇操作離心機(jī)也因?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)控制而得到發(fā)展。 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。所以需 要利用離心機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力，才能迫使這些微?？朔U(kuò)散產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)。對(duì)小于幾微米的微粒如病毒或蛋白質(zhì)等，它們?cè)谌芤褐谐赡z體或半膠體狀態(tài)，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過(guò)程的。而沉降是相對(duì)的，有條件的，要受到外力才能運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散是無(wú)條件的絕對(duì)的。象紅血球大小的顆粒，直徑為數(shù)微米，就可以在通常重力 作用下觀察到它們的沉降過(guò)程。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會(huì)上浮。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)。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。單槽產(chǎn)能已升至 萬(wàn) t/a、 萬(wàn) t/a、 萬(wàn) t/a和 2 萬(wàn) t/a，最高達(dá) 萬(wàn) t/a。 四是離子膜法電解技術(shù)裝置由低電流密度、低單槽產(chǎn)能轉(zhuǎn)向高電流密度、高產(chǎn)能電解槽。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。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。到 90 年代，采用國(guó)外技術(shù)的有 32 家，采用國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的 12 家，比例為 8:3。 二是離子膜法燒堿技術(shù)來(lái)源由引進(jìn)國(guó)外技術(shù)為主轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新自行研發(fā)為主。 “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。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。 從甘肅鹽鍋峽化工廠第 1 個(gè)引進(jìn)日本旭化成公司 1 萬(wàn) t/a 離子膜法電解技術(shù)裝置開(kāi)始，20 多年來(lái)就有近百家氯堿企業(yè)從日本、美國(guó)、英國(guó)、意大利、德國(guó)等 5 國(guó) 8 大馳名公司引進(jìn)離子膜法電解技術(shù)裝置，幾乎涵蓋了世界上所有能夠生產(chǎn)離子膜法電解技術(shù)裝置的公司，包括單極槽和復(fù)極槽、強(qiáng)制循環(huán)、半強(qiáng)制循環(huán)和自然循環(huán)形式，小單元面積和北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 大單元面積、低電流密度和高電流密度，有極距槽和零極距槽、壓濾機(jī)式壓緊方式和單元組合式壓緊方式等。 “兩化” 一是技術(shù)來(lái) 源多元化。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。 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。 （ 3） 以氯堿工業(yè)為基礎(chǔ)的化工生產(chǎn) NaOH、 Cl2 和 H2 都是重要的化工生產(chǎn)原料，可以進(jìn)一步加工成多種化工產(chǎn)品，廣泛用于 各工業(yè)。電解后的淡鹽水從陽(yáng)極導(dǎo)出，可重新用于配制食鹽水。 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。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。電解槽的陽(yáng)極用金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長(zhǎng)電極使用壽 命和提高電解效率，鈦陽(yáng)極網(wǎng)上涂有鈦、釕等 氧化物 涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層； 陽(yáng)離子交換膜 把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 離子交換膜電解槽 主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。 （ 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。 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。 陰極反應(yīng) 2H++2e=H2↑（還原反應(yīng)） 在上述反應(yīng)中， H+是由水的電離生成的，由于 H+在陰極上不斷得到電子而生成 H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水 分子繼續(xù)電離出 H+和 OH， H+又不斷得到電子變成 H2，結(jié)果在陰極區(qū)溶液里 OH的濃度相對(duì)地增大，使酚酞試液變紅。氯堿工業(yè)是最基本的 化學(xué)工業(yè) 之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、 紡織工業(yè) 、冶金工業(yè)、 石油化學(xué)工業(yè) 以及公用事業(yè)。 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。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。 離心機(jī)各工作步驟運(yùn)行的協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確及整個(gè)控制過(guò)程的穩(wěn)定直接影響離心機(jī)的工作效果，影響堿液的質(zhì)量。通常這些工序是通過(guò)離心機(jī)啟停，閥門開(kāi)啟等來(lái)完成，而這些操作均由人工完成，隨意性很大。 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。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。我國(guó)氯堿工業(yè)在產(chǎn)能迅速提升的同時(shí) ,技術(shù)也獲得了長(zhǎng)足發(fā)展 ,規(guī)模化裝置增多 ,裝置技術(shù)水平提高 ,國(guó)內(nèi)氯堿企業(yè)先后從發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了多套先進(jìn)技術(shù)和現(xiàn)代化裝備 ,使我國(guó)氯堿工業(yè)的裝備和技術(shù)水平有了很大的提高。本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，直觀性好，控制安全可靠，運(yùn)行平穩(wěn)，控制精度高，具有其他燒堿系統(tǒng)離心機(jī)控制系統(tǒng)所沒(méi)有的若干優(yōu)點(diǎn)，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。 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(xiě) 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。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。北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 1 摘 要 在分析和研究燒堿系統(tǒng)中離心機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 ， 根據(jù)有些廠方工藝 和 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的特殊要求 ，在了解了燒堿的生產(chǎn)工藝后，設(shè)計(jì)了離心機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)。離心機(jī)各個(gè)電磁閥的操作均由 PLC 控制，可以 根據(jù)工藝要求可以實(shí)現(xiàn) 電磁閥的動(dòng)作?？朔穗x心機(jī)工作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單一、故障率高等缺陷。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)。 關(guān)鍵詞： 燒堿生產(chǎn)； PLC；離心機(jī)；程序設(shè)計(jì) 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 Abstract On the analysis and study of caustic soda production system of centrifuge control system based on, according to some of the factory and onsite special production requirements, in the understanding of the caustic soda production process, design of centrifugal machine PLC control system. Centrifuge each electromagic valve operations are controlled by a PLC, can accord to process requirements can be achieved in the valve action. Using PLC control centrifuge each electromagic valve, further reduces the labor intensity of operators, improves the production