3。1。2成型线控制系统 PLC 选型 ······16

3。1。3步进电机驱动器·····17

3。2控制系统硬件电路设计 ······18

第 Ⅱ 页本科毕业设计说明书

3。2。1电机驱动电路的设计·····18

3。2。2PLC 输入输出电路设计 ····19

3。2。3PLC 的输入输出接线图 ····23

3。2。4控制面板设计·····24

4 控制系统软件设计 ····26

4。1成型生产线运动控制流程分析 ······26

4。2PLC 输入输出状态时序表 ······26

4。3控制系统软件编写 ······27

4。3。1编程软件参数设置·····27

4。3。2步进电机和交流电机控制设计29

4。3。3辅助功能程序·····32

4。3。4自动运行模式控制程序 ····32

结论 ······35

致谢 ······37

参考文献 ······38

附录 ······39

本科毕业设计说明书第 1 页

1 绪论

1。1研究背景

1。1。1金属钾的物理性质

在自然界中钾以化合物的形式存在，一些较为常见的硅酸盐中都富含钾，其在地壳中的含 量在 2。09%左右。钾（Potassium）是一种银白色的软质金属，密度为 0。862g/cm3，熔点为 336K

（63℃），沸点 1047K（774℃）。于钠相比，钾的化学性质更为活泼，在空气中会迅速与氧气 反应生成超氧化钾（KO2）和碳酸钾（K2CO3）附于表面，而且在空气中加热会燃烧。此外金 属钾与水会发生剧烈反应，产生氢氧化钾与氢气，反应放出的热量能够熔化金属钾，这会引起 金属钾与氢气的燃烧[1]。

1。1。2 金属钾的价值与作用

钾对人体细胞的渗透压和酸碱平衡的调节有很大作用，并能参与细胞内糖和蛋白质的代谢。 缺钾可导致人体多种不良反应，如肌肉衰弱、烦躁、恶心、低血压、心律不齐，严重的将导致 心跳停止。在工业上，钾同样发挥着巨大的作用，钾盐可用于制造肥皂，洗涤剂等。制造钾钠 合金，钾是不可或缺的原料，作为生氧剂的超氧化钾广泛用于在极端情况下的供氧[2]。除此之 外，钾还是植物根茎生长的三大元素之一，其对植物的抗冻、抗旱、抗盐碱能力的改善有很大 作用。钾的这些作用使得金属钾的制备变的很重要。

1。1。3 金属钾的制备及成型

我们知道金属钠的生产方法是用电解，但是金属钾却不能用这一生产方法，因为钾非常容 易溶解在熔融氯化钾（KCl）中，这使得钾的分离收集变得很困难。工业上采用金属钠与氯化 钾在高温（850℃）下的反应：Na + KCl = K↑+ NaCl 来生产钾。钾的沸点比钠低，这样就能 够保证钾蒸汽的分离，使得反应正常进行[3]。此外，由于反应正常进行需 850℃恒温，在过程 中对反应釜的温度控制也很关键。如果温度过低，Na 与 KCL 不反应，会发生“僵釜”的情况， 温度过高会致使所获金属钾杂质增多[4]。

前已述及，金属钾的制备不能采用电解的方法，而是用单质钠从钾盐中置换出钾蒸汽，再 进行分馏得到高纯的钾金属。工业上金属钾的制备如下图 1。1 所示。因此工业上第一步得到的 钾是液态的钾，为了便于钾的存储，分装和运输，在实际生产中需要将液态钾变为具有一定尺 寸规格的固态钾，这一过程就是金属钾的成型过程。