基于s7-300的烧碱系统的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于s7-300的烧碱系统的设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

也纷纷采用，据不完全统计，新建成投产的 128 个离子膜烧碱项目中，就有 95 个采用高电流密度自然循环复极槽，其中，采用国产化槽 31 个。 单槽产能已升至 万 t/a、 万 t/a、 万 t/a和 2 万 t/a，最高达 万 t/a。 北华大学毕业设计（论文） 8 现阶段离子膜法电解技术装备的世界发展动向 近几年来，世界各驰名公司纷纷推出当前和今后一段时期代表离子膜法烧碱电解技术装置发展方向的创新产品，即大型高电 流密度低电流消耗自然循环复极槽，并涌现出新的发展动向，即阴阳极距由窄极距向零极距（膜极距）发展和单槽产能向大型化发展（ 2 万 t/a 及以上）。 把离子膜法烧碱生产技术和节能降耗提高到一个新水平。 离心机简介 离心机的定义 离心机是利用 离心力 ， 分离液体与固体颗粒或液体与液体的混合物中各组分的机械。 离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开；它也可用于排除湿固体 中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。 图 卧式离心机原理图 离心机的工作原理 当含有细小颗粒的悬浮液静置不动时，由于重力场的作用使得悬浮的颗粒逐渐下沉。 粒子越重，下沉越快，反之密度比液体小的粒子就会上浮。 微粒在重力场下移动的速度与微粒的大小、形态和密度有关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。 象红血球大小的颗粒，直径为数微米，就可以在通常重力 作用下观察到它们的沉降过程。 北华大学毕业设计（论文） 9 此外，物质在 介质 中沉降时还伴随有扩散现象。 扩散是无条件的绝对的。 扩散与物质的质量成反比，颗粒越小扩散越严重。 而沉降是相对的，有条件的，要受到外力才能运动。 沉降与物体重量成正比，颗粒越大沉降越快。 对小于几微米的微粒如病毒或蛋白质等，它们在溶液中成胶体或半胶体状态，仅仅利用重力是不可能观察到沉降过程的。 因为颗粒越小沉降越慢，而扩散现象则越严重。 所以需 要利用离心机产生强大的离心力，才能迫使这些微粒克服扩散产生沉降运动。 离心就是利用离心机 转子 高速旋转产生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速度，把样品中不同 沉降系数 和浮力密度的物质分离开。 离心机的由来与发展 离心机 的发展源远流长，我国古代就有这种思想的存在，现在离心机大量应用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和船舶等部门。 中国古代 ， 人们用绳索的一端系住陶罐，手握绳索的另一端，旋转甩动陶罐，产生离心力挤压出陶罐中蜂蜜，这就是离心分离原理的早期应用。 工业离心机诞生于欧洲， 比如 19 世纪中叶，先后出现纺织品脱水用的 三足式离心机 ，和制糖厂分离结晶砂糖用的 上悬式离心机。 这些最早的离心机都是间歇操作和人工排渣的。 由于卸渣机构的改进， 20 世纪 30 年代出现了连续操作的离心机，间歇操作离心机也因实现了自动控制而得到发展。 工业用离心机按结构和分离要求，可分为过滤离心机、沉降离心机和分离机三类。 离心机有一个绕本身轴线 高速旋转的圆筒，称为 转鼓 ，通常由 电动机 驱动。 悬浮液（或乳浊液）加入转鼓后，被迅速带动与转鼓同速旋转，在离心力作用下各组分分离，并分别排出。 通常，转鼓转速越高，分离效果也越好。 离心分离机 的作用原 理有离心过滤和离心沉降两种。 离心过滤是使悬浮液在离心力场下产生的离心压力，作用在 过滤介质 上，使液体通过过滤介质成为滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质表面，从而实现液 固分离；离心沉降是利用悬浮液（或乳浊液）密度不同的各组分在离心力场中迅速沉降分层的原理，实现液 固（或液 液）分离。 还有一类实验分析用的分离机，可进行液体澄清和固体颗粒富集，或液 液分离，这类分离机有常压、真空、冷冻条件下操作的不同结构型 式。 衡量离心分离机分离性能的重要指标是 分离因数。 它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值，分离因数越大，通常分离也越迅速，分离效果越好。 工业北华大学毕业设计（论文） 10 用离心分离机的分离因数一般为 100～ 20xx0，超速管式分离机的分离因数可高 620xx，分析用超速分离机的分离因数最高达 610000。 决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积，工作面积大处理能力也大。 选择离心机须根据悬浮液（或乳浊液）中固体颗 粒的大小和浓度、固体与液体（或两种液体）的密度差、液体粘度、滤渣（或沉渣）的特性，以及分离的要求等进行综合分析，满足对滤渣（沉渣）含湿量和滤液（分离液）澄清度的要求，初步选择采用哪一类离心分离机。 然后按处理量和对操作的自动化要求，确定离心机的类型和规格，最后经实际试验验证。 通常，对于含有粒度大于 毫米颗粒的悬浮液，可选用过滤离心机；对于悬浮液中颗粒细小或可压缩变形的，则宜选用沉降离心机；对于悬浮液含固体量低、颗粒微小和对液体澄清度要求高时，应选用分离机。 离心分离机未来的发展趋势将是强化分离性能、发 展大型的离心分离机、改进卸渣机构、增加专用和组合转鼓离心机、加强分离理论研究和研究离心分离过程最佳化控制技术等。 强化分离性能包括提高转鼓转速 、 在离心分离过程中增加新的推动力 、 加快推渣速度 、 增大转鼓长度使离心沉降分离的时间延长等。 发展大型的离心分离机，主要是加大转鼓直径和采用双面转鼓提高处理能力使处理单位体积物料的设备投资、能耗和维修费降低。 理论研究方面，主要研究转鼓内流体流动状况和滤渣形成机理，研究最小分离度和处理能力的计算方法。 可编程控制器 可编程控制器的产生 20 世纪 60 年代，由于小型计算机的出现和 大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制，代替传统的继电接触器控制。 但采用小型计算机实现工业控制价格昂贵 ， 输入 、 输出电路不匹配，编程技术复杂 ， 因而没能得到推广和应用。 20 世纪 60 年代末期，美国汽车制造工业竞争激烈，为了适应生产工艺不断更新的需要，在 1968 年美国通用汽车公司首先公开招标，对控制系统提出的具体要求基本为 ： ① 它的继电控制系统设计周期短 、 更改容易 、 接线简单 、 成本低； ② 它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。 但编程又比计算机简单易学、操作方便； ③ 系统通用性强。 北华大学毕业设计（论文） 11 1969 年美国数字设备公司根据上述要求，研制出世界上第一台可编程序控制器，并在通用公司汽车生产线上首次应用成功，实现了生产的自动控制。 其后日本、德国等相继引入，可编程序控制器迅速发展起来。 但这一时期它主要用于顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想 ， 但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程序逻辑控制器，简称PLC（ Programmablc Logic Controller)。 20 世纪 70 年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程逻辑控制器更多地具有计算机功能，不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑，还增加了运算 、 数据传送和处理等功能，真正成为一种电子计算机工业控制装置，而且做到了小型化和超小型化。 这种采用微电脑技术的工业控制装置的功能远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，故称为可编程序控制器，简称 PC（ Programmablc Controller)。 但由于 PC 容易和个人计算机（ Personal Computer)混淆，故人们仍习惯地用 PLC 作为可编程序控制器的缩写。 PLC 的定义及工作原理 可编程控制器简称 PLC (Programmable Logical Controller)，以微处理器为核心，综合微机技术、电 子应用技术、自动控制技术及通信技术而发展起来的工业自动化控制装置。 国际电工委员会（ IEC）于 1987 年颁布了其标准及定义 ：“ 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统 ， 专为在工业环境下应用而设计 ， 它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储程序 ， 执行逻辑运算、顺序控制 、 定时 、 计数和算术运算等操作的命令 ， 并通过数字式 、 模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体 ， 易于扩充功能的原则而设计。 ” PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。 通过运行存储于 PLC内存中的程序，进行入出信息交换实现控制。 入出信息交换、可靠物理实现是 PLC 实现控制的两个基本要点。 入出信息交换式靠运行存储于内存中的程序实现的。 程序包含 PLC 生产厂家提供系统程序和用户根据需要自行开发的应用程序。 系统程序提供了运转平台，同时还为 PLC 用户程序的可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。 可靠物理实现主要输入（ INPUT）及输出（ OUTPUT）电路。 PLC 的输入电路要对输入信号进行滤波处理，去掉高频干扰，在内部与计算机电路进行光电隔离，靠光耦原件或继电器建立连接。 输出电路 需进行功率的放大，以带动一般地工业控制元器件，如电磁阀、接触器等。 PLC 的工作过程 ： 北华大学毕业设计（论文） 12 图 可编程控制器的工作过程 PLC 实现控制的方式是以扫描方式为主，中断方式为辅的控制方式。 大量控制都是用扫描方式，个别急需的处理，可通过中断这个扫描运行的程序的方式来执行。 PLC 的功能与特点 （ 1） PLC 的功能 随着自动化技术、计算机技术及网络通信技术的迅速发展， PLC 的功能日益增多。 它不仅能实现单机控制，而且能实现多机群控制 ； 不仅能实现逻辑控制，还能实现过程控制、运动控制和数据处理等，其主要功能如下 ： 开关量逻辑控制 这是 PLC 的最基本的功能。 PLC 具有强大的逻辑运算能力，它提供了与、或、非等各种逻辑指令，可实现继电器触点的串联、并联和串并联等各种连接的开关控制，常用于取代传统的继电器控制系统。 使用 PLC 提供的定时、计数指令，可实现定时、计数功能，其定时值和计数值既可由用户在编程时设定，也可用数字拨码开关来设定，其值可进行在线修改，操作十分灵活方便。 模拟量控制 在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。 PLC 提供了各种智能模块，如模拟量输入模块、模拟量 输出模块、模拟量输入输出模块、热电阻用模拟量输入模块、热电阻用模拟量输出模块等，通过使用这些模北华大学毕业设计（论文） 13 块，把现场输入的模拟量经 A/D 转换后送 CPU处理；而 CPU 处理的数字结果，经 D/A转换成模拟量去控制被控设备，以完成对连续量的控制。 闭环过程控制 使用 PLC 不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。 配置 PID控制单元或模块，对控制过程中某一变量 （ 如速度、温度、电流、电压等 ） 进行 PID 控制。 定时、定位、计数控制 PLC 具有定时控制的功能，它为用户提供了若干个定时器，定时器的时间可以由用户在编写 程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现定时或延时控制。 定位控制是 PLC 不可缺少的控制功能之一。 PLC 提供了定位模块、脉冲输出模块等智能模块，以实现各种需求的定位控制。 PLC 具有计数控制的功能，它为用户提供了若干个计数器或高速计数模块。 计数器的计数值可以由用户在编写程序时设定，也可以用拨盘开关在外部设定，实现计数控制。 顺序（步进）控制 在工业控制中，选用 PLC 实现顺序控制，可以采用 IEC 规定的用于顺序控制的标准化语言 —— 顺序功能图进行设计，可以用移位寄存器和顺序控制指令编写程序。 网络通信 现 代 PLC 具有网络通信的功能，它既可以对远程 I/O 进行控制，又能实现 PLC 与计算机之间的通信，从而构成 “ 集中管理，分散控制 ” 的分布式控制系统，实现工厂自动化。 PLC 通过 RS232 接口可与各种 RS232 设备进行通信。 PLC 还可与其它智能控制设备 （ 如变频器、数控装置 ） 实现通信。 PLC 与变频器组成联合控制系统，可提高交流电动机的自动化控制水平。 数据处理 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 这些数据可以与存储在 存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。 （ 2） PLC 的特点 通用性强、灵活性好、功能齐全 PLC是专为在工业环境下应用而设计的，具有面向工业控制的鲜明特点。 通过选配相应的控制模块便可适用于各种不同的工业控制系统。 同时，由于 PLC采用存储逻辑，北华大学毕业设计（论文） 14 其控制逻辑以程序方式存储在内存中，当生产工艺改变或生产设备更新时，不必改变PLC的硬件，只需改变程序，改变控制逻辑，其连线少，体积小，加之 PLC中每只软继电器的触点数理论上无限制，因此，灵活性和扩展性都很好。 可靠性高、抗干扰能力强 为了确保 PLC 在恶劣的工业环境下能可靠的工作。 在设计中强化了 PLC 的抗干扰能力，使之能抗诸如电噪声、电源波动、振动、电磁干扰等的干扰。 PLC 能承受。