PLC自動(dòng)控制在沼氣發(fā)電中的應(yīng)用

摘 要通過(guò)沼氣發(fā)電可以節(jié)省能源，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的能源輸出。而運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)可以改善其反應(yīng)速度，從而得到高質(zhì)量沼氣的產(chǎn)出。本文通過(guò)S7-200系列PLC的應(yīng)用分析，針對(duì)提高沼氣產(chǎn)出展開(kāi)研究，對(duì)實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程進(jìn)行了考察實(shí)驗(yàn)，提出了相對(duì)的應(yīng)用方案。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制 沼氣發(fā)電 應(yīng)用發(fā)展

對(duì)于沼氣發(fā)酵的反應(yīng)觀察發(fā)現(xiàn)，其具有復(fù)雜的微生物學(xué)演變過(guò)程。通過(guò)對(duì)反應(yīng)中的具體溫度參數(shù)分析控制，從而達(dá)到反應(yīng)過(guò)程的穩(wěn)定性，方能得到沼氣的高質(zhì)量產(chǎn)出。在傳統(tǒng)的控制方式中，以手工控制為主。而認(rèn)為操作勢(shì)必增加工作量，而且控制的精度也無(wú)法保障，對(duì)于產(chǎn)出沼氣的質(zhì)量也無(wú)法控制。在自動(dòng)控制的應(yīng)用技術(shù)中，以改善反應(yīng)速度為前提，從而提高了沼氣的產(chǎn)量和質(zhì)量。PLC控制面功能已經(jīng)可以完善控制步驟，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)十分廣泛，也具備對(duì)相應(yīng)技術(shù)的控制經(jīng)驗(yàn)。本文針對(duì)S7-200系列的PLC系統(tǒng)的核心控制器進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了PLC在沼氣自動(dòng)控制發(fā)酵中的系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)的上位相連完成沼氣自動(dòng)檢測(cè)與控制。從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)控制的過(guò)程。

1 沼氣發(fā)酵的自動(dòng)控制流程概述

從沼氣的發(fā)酵反應(yīng)過(guò)程里，可以了解到控制過(guò)程有以下三個(gè)具體步驟。首先，在檢測(cè)到反應(yīng)爐的內(nèi)部參數(shù)直變小時(shí)，通過(guò)前置泵為反應(yīng)爐加入新料，令其反應(yīng)速度得以增加。然后，在檢測(cè)到反應(yīng)爐的內(nèi)部參數(shù)值變大后，再通過(guò)后置泵為爐內(nèi)增加一部分儲(chǔ)水含量，從而減慢爐內(nèi)反應(yīng)的速度。最后在系統(tǒng)發(fā)酵反應(yīng)達(dá)到預(yù)期時(shí)間后，對(duì)爐內(nèi)產(chǎn)生的發(fā)酵廢棄物進(jìn)行定時(shí)排放。

2 PLC在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的構(gòu)成

PLC（ Programmable Logic Controller） 可編程邏輯控制器是一種應(yīng)用于，微處理機(jī)的數(shù)位電子設(shè)備。通過(guò)應(yīng)用數(shù)位邏輯控制器從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，將控制命令通過(guò)加載內(nèi)存，完成隨時(shí)存儲(chǔ)和執(zhí)行任務(wù)。由內(nèi)部 CPU是可編程控制器出發(fā)端，資料內(nèi)存通過(guò)指令的輸入輸出單元，對(duì)數(shù)位類比等單和電源模組進(jìn)行元模塊的組成工作。電器邏輯控制是PLC 的理論依據(jù)，簡(jiǎn)單解釋為具有邏輯控制，以及計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)功能的運(yùn)算方式。其具有、體小質(zhì)輕、性能穩(wěn)定、耗能相對(duì)較低、使用性價(jià)比高的諸多特點(diǎn)。從而在沼氣控制的應(yīng)用具有實(shí)際操作價(jià)值。

通過(guò)進(jìn)行可編程序控制器西門(mén)子 S7-200 的應(yīng)用，完成模數(shù)轉(zhuǎn)換單元以及數(shù)據(jù)交換單元，方能夠?qū)崿F(xiàn)沼氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的預(yù)想實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。主要?gòu)成分別為檢測(cè)單元、上位機(jī)、人機(jī)界面、下位機(jī)、報(bào)警系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，在這一整套系統(tǒng)中，PC機(jī)主要負(fù)責(zé)集中監(jiān)控、在線參數(shù)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢和工藝流程顯示等方面，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備加以控制，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)也會(huì)啟動(dòng)報(bào)警功能。上、下位機(jī)尉氏縣集中監(jiān)控與分散控制，可以通過(guò)通訊電纜經(jīng)過(guò)串型通信口連接，從而避免集中控制系統(tǒng)干擾強(qiáng)烈、可靠性地等問(wèn)題，并當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)PC機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠獨(dú)立穩(wěn)定進(jìn)行故障排除工作，加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 PLC自動(dòng)控制在沼氣發(fā)電中的應(yīng)用過(guò)程

在對(duì)于沼氣發(fā)電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，原地控制箱和電腦智能化控制是重要電氣裝置的使用方式，通過(guò)原點(diǎn)控制進(jìn)行相結(jié)合的具體實(shí)施。在應(yīng)用跳轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)時(shí)，可以選用手自一體類型，在電氣動(dòng)力柜附近安裝較為方便。手動(dòng)開(kāi)關(guān)使用時(shí)，進(jìn)行控制裝置的手動(dòng)操作，裝置接受的命令是無(wú)效的。而當(dāng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟后，可編程序控制器通過(guò)控制裝置的運(yùn)行，程序提前按照編制完成，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這一系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)可分為六個(gè)分工進(jìn)行。運(yùn)行路線為，開(kāi)始進(jìn)料、消化與混合、固液和分離、沼氣的最終處理、以及熱回收。而自動(dòng)控制系統(tǒng)則是采用西門(mén)子S7-300系列PLC的集散系統(tǒng)，從而對(duì)沼氣發(fā)電各個(gè)工藝段加以控制，明確各工藝段的工作分配，并在操作桌面出現(xiàn)故障時(shí)，保證全部系統(tǒng)能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有效提升沼氣發(fā)電自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并在五個(gè)主要工藝段發(fā)揮作用：

3.1 進(jìn)料

博格進(jìn)料方式，組成了填料功能的輸送單元，可循環(huán)閉合回路通過(guò)固體廢棄物進(jìn)行填充是博格單元的重要功能。全部自動(dòng)化是原料添加的步驟。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)預(yù)置時(shí)間，以及運(yùn)轉(zhuǎn)沼氣池內(nèi)的水平液體位置，進(jìn)行確定原料的添加。然后通過(guò)對(duì)比實(shí)際和預(yù)測(cè)的固體含量，來(lái)確定水添加的速度。

3.2 沼氣量監(jiān)控和消化器保溫

系統(tǒng)自身的壓強(qiáng)大小，需要通過(guò)消化器內(nèi)的發(fā)酵液體水平面高度來(lái)判斷。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)膜位移和發(fā)酵液的水平面高度，可以推斷沼氣的產(chǎn)量大小，還可以分別在墻面和地面安裝，消化器的兩個(gè)乙二醇輻射的加熱區(qū)，從而保證PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)顯示的準(zhǔn)確性。

3.3 混合

兩個(gè)混合器可以完成消化器混合，通過(guò)間接性運(yùn)行，依據(jù)消化器的流體性質(zhì)來(lái)完成作用，在保證沼氣的生產(chǎn)過(guò)程中，保持一定的產(chǎn)量和速度，也在這一階段抑制了懸浮層的產(chǎn)生，PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用則可在混合過(guò)程中保證該工藝的穩(wěn)定性。

3.4 固液分離

固液分離過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，需要螺旋壓力分離機(jī)的應(yīng)用。螺旋壓力分離機(jī)的正常運(yùn)行前提是，為整體分離過(guò)程提供有效穩(wěn)定的供料罐液體高度，從而得到一定的運(yùn)行壓力。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)保證其運(yùn)行頻率保持在一個(gè)工作日一次的狀態(tài)，或者根據(jù)使用情況具體調(diào)節(jié)。

3.5 沼氣處理

通過(guò)地下預(yù)埋的沼氣輸送管道，以及降溫裝置，將沼氣排出。采用降溫的方式讓沼氣排濕。通過(guò)密閉的器皿中的冷凝液，高位罐中放置自動(dòng)泵。熱電聯(lián)用單元燃料在瓦斯氣壓縮中輸送到位，而裝置所需要的壓力也來(lái)自燃燒產(chǎn)生的熱能。PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)則會(huì)檢測(cè)熱電聯(lián)用單元的需求，通過(guò)沼氣經(jīng)過(guò)凈化裝置應(yīng)用，來(lái)實(shí)現(xiàn)沼氣中 H2S 含量的減小。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)敘述沼氣發(fā)酵反應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。重點(diǎn)解釋了 PLC 在沼氣發(fā)酵反應(yīng)中，自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程。由于 PLC 尚處于需要改善的電器控制過(guò)程中，從而體現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的很多優(yōu)勢(shì)，包括通用性好、簡(jiǎn)單快捷、可靠性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)便。 從而通過(guò)實(shí)現(xiàn)PLC 沼氣發(fā)酵反應(yīng)控制的系統(tǒng)建設(shè)，通過(guò) PLC 控制特點(diǎn)，達(dá)到沼氣穩(wěn)定的高質(zhì)量產(chǎn)出。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

紀(jì)昕洋（1981-），女，遼寧省沈陽(yáng)市人。碩士研究生學(xué)位。工程師。研究方向?yàn)榭刂乒こ獭?/p>

作者單位

沈陽(yáng)城市建設(shè)學(xué)院 遼寧省沈陽(yáng)市 110167