陳劍峰

(浙江拓峰科技有限公司，浙江 杭州 310018)

1.PLC在沼氣發(fā)電中的應(yīng)用

1.1 工藝流程的介紹

根據(jù)工程工藝流程總體要求，上海某牛奶場牛糞發(fā)酵沼氣發(fā)電項目系統(tǒng)包括勻漿池攪拌、厭氧罐發(fā)酵、脫硫除濕、沼氣儲存、沼氣發(fā)電、沼渣分離等部分。

簡述如下：

勻漿調(diào)節(jié)池的回水和車輛運來的牛糞在勻漿池內(nèi)進行混合，攪拌后通過切割機和進料泵進入勻漿池。經(jīng)攪拌沉淀后，上層料液經(jīng)溢流管和中層的料液經(jīng)管道進入勻漿調(diào)節(jié)池進行升溫處理，底層的料液則通過除沙器的底部管道釋放出去。上層的清液溢流到勻漿池進行再利用。在勻漿調(diào)節(jié)池的料液基本達到厭氧發(fā)酵的條件后，由進料泵向2個厭氧發(fā)酵罐輸送料液，每天按一定的次數(shù)送料。厭氧罐的進料時進行溢流，發(fā)酵過的陳料溢流至固液分離機。經(jīng)分離機分離后液體流入到后發(fā)酵罐，沼渣則進行固態(tài)有機肥加工銷售。收集的沼液可直接進入大田，有機肥可進入銷售渠道。厭氧罐的沼氣經(jīng)過脫硫和水汽分離后進入儲氣罐儲存。氣滿后經(jīng)過加壓進入沼氣發(fā)電機，進行并網(wǎng)發(fā)電。（詳見工藝流程圖）

2 需要實現(xiàn)的控制功能

2.1 進料系統(tǒng)

包括對勻漿池液位的控制，在液位達到預(yù)定液位是啟動進料泵進行抽料的處理，超過報警液位后報警并啟動兩臺進料泵進行抽料，保證勻漿池的液位不能超過警戒水位。

2.2 厭氧罐的發(fā)酵系統(tǒng)

通過鍋爐房和發(fā)電機的回水對厭氧罐內(nèi)料液進行加熱，通過調(diào)節(jié)熱水管道上的電動執(zhí)行器的開度控制熱水的流量，從而恒定厭氧罐保持最佳的發(fā)酵溫度。提高系統(tǒng)的產(chǎn)氣量。

2.3 泥水分離單元系統(tǒng)

根據(jù)泥水勻漿池內(nèi)陳料的多少來確定啟動的泥水分離機的臺數(shù)，以50%為一梯次，增加50%啟動1臺，直至2臺泵全部啟動；液位由最高水位每下降一個梯次減少一臺直至全部關(guān)閉。

2.4 鍋爐房及凈化室的沼氣濃度報警系統(tǒng)

根據(jù)房間內(nèi)的濃度進行濃度測量，保證鍋爐房內(nèi)的濃度在一定范圍內(nèi)。如果濃度過高將開啟增壓風(fēng)機對房間內(nèi)的沼氣進行抽排，按照濃度不同，開的增壓風(fēng)機數(shù)量也不同。

3.控制系統(tǒng)

3.1 控制系統(tǒng)的組成

S7-200系列PLC具有性價比高，可靠性好，及更多的功能塊組合的特點；SIMATIC WinCC具有界面友好，操作簡便，與S7-200的兼容穩(wěn)定的特點。故本控制系統(tǒng)的構(gòu)成基于西門子 S7-200系列 PLC，以 SIMATIC WinCC為人機界面，并結(jié)合現(xiàn)場操作箱進行緊急情況的操作。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以集中管理，分散控制為原則，為每一個具體的工藝段提供一個可靠的解決方案。其優(yōu)點是分工明確，當(dāng)主操作界面失效后，重要的工藝段可獨立工作，同時遠程及就地控制聯(lián)合協(xié)作，從而保證了整個系統(tǒng)的能高效運行，使系統(tǒng)的可靠性大大提高。詳見控制系統(tǒng)的組成圖

3.2 S7-200系列PLC和SIMATIC WINCC的互聯(lián)通訊

西門子S7-200系列PLC以PPI方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，上位機與下位機的通訊問題極為重要，處理不當(dāng)時容易出錯。采用普通的MPI連接方式會產(chǎn)生數(shù)據(jù)無法傳輸?shù)墓收?。其最主要原因在于S7-200系列PLC的通訊方式是RS485，而下位機則是RS232。雖然他們的硬件接口是一樣的，但協(xié)議不一樣，最后在下位機接口上接一個RS485轉(zhuǎn)RS232的轉(zhuǎn)換器。

3.3 控制方式

上海某牛奶場沼氣發(fā)電控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場手動，本地和中控室三種控制方式：

（1）現(xiàn)場手動方式：在厭氧罐頂攪拌機這種距離控制箱有一定距離的設(shè)備旁邊設(shè)置手動操作箱，具備本地/遠程轉(zhuǎn)換開關(guān)，啟停按鈕和運行指示燈，可以在手動狀態(tài)下對設(shè)備進行現(xiàn)場操作，用于現(xiàn)場維護和檢修或者應(yīng)急處理。

（2）本地控制方式：在所有需要啟動的設(shè)備旁放一個控制箱完成設(shè)備的手動操作，狀態(tài)顯示和自動運行?？刂葡浒凑展に嚵鞒踢M行區(qū)域劃分，各個區(qū)域獨立控制，互不干擾，保證安全生產(chǎn)。

（3）中控室控制方式：這是指在工控機的屏幕上完成設(shè)備的手動操作、狀態(tài)顯示、參數(shù)讀取設(shè)定和自動控制?？刂葡到y(tǒng)設(shè)備運行完全由PLC進行控制，不需人工的干預(yù)。

應(yīng)用總結(jié)

S7-200 PLC價格經(jīng)濟實用，體積輕巧，擴展模塊齊全。同等規(guī)模系統(tǒng)，與用中型系列PLC相比，價格低1/3左右。功能強大，性價比高。因此更適合目前困難企業(yè)占多數(shù)的國情。同時它通訊能力超強、形式簡單、并有多種擴展方式、聯(lián)網(wǎng)能力強，可使多臺小型PLC組網(wǎng)，足以完成中型項目。本項目即一種具體應(yīng)用。

[1]沈劍山.生物質(zhì)能源沼氣發(fā)電[M].北京：中國輕工業(yè)出版社.2008，10.

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[3]王平洋.電力系統(tǒng)自動化與智能技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動化.

[4]方承遠.工廠電器控制技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2012.

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