PLC自动控制在沼气发电中的应用

摘 要通过沼气发电可以节省能源，从而达到可持续发展的能源输出。而运用自动控制技术可以改善其反應速度，从而得到高质量沼气的产出。本文通过S7-200系列PLC的应用分析，针对提高沼气产出展开研究，对实际应用的过程进行了考察实验，提出了相对的应用方案。

【关键词】自动控制 沼气发电 应用发展

对于沼气发酵的反应观察发现，其具有复杂的微生物学演变过程。通过对反应中的具体温度参数分析控制，从而达到反应过程的稳定性，方能得到沼气的高质量产出。在传统的控制方式中，以手工控制为主。而认为操作势必增加工作量，而且控制的精度也无法保障，对于产出沼气的质量也无法控制。在自动控制的应用技术中，以改善反应速度为前提，从而提高了沼气的产量和质量。PLC控制面功能已经可以完善控制步骤，其应用领域已经十分广泛，也具备对相应技术的控制经验。本文针对S7-200系列的PLC系统的核心控制器进行分析，实现了PLC在沼气自动控制发酵中的系统应用。通过实现PC机的上位相连完成沼气自动检测与控制。从而实现了实时监控和自动控制的过程。

1 沼气发酵的自动控制流程概述

从沼气的发酵反应过程里，可以了解到控制过程有以下三个具体步骤。首先，在检测到反应炉的内部参数直变小时，通过前置泵为反应炉加入新料，令其反应速度得以增加。然后，在检测到反应炉的内部参数值变大后，再通过后置泵为炉内增加一部分储水含量，从而减慢炉内反应的速度。最后在系统发酵反应达到预期时间后，对炉内产生的发酵废弃物进行定时排放。

2 PLC在自动控制系统中的构成

PLC（ Programmable Logic Controller） 可编程逻辑控制器是一种应用于，微处理机的数位电子设备。通过应用数位逻辑控制器从而实现自动化控制，将控制命令通过加载内存，完成随时存储和执行任务。由内部 CPU是可编程控制器出发端，资料内存通过指令的输入输出单元，对数位类比等单和电源模组进行元模块的组成工作。电器逻辑控制是PLC 的理论依据，简单解释为具有逻辑控制，以及计数和计时功能的运算方式。其具有、体小质轻、性能稳定、耗能相对较低、使用性价比高的诸多特点。从而在沼气控制的应用具有实际操作价值。

通过进行可编程序控制器西门子 S7-200 的应用，完成模数转换单元以及数据交换单元，方能够实现沼气自动控制系统的预想实验目的。主要构成分别为检测单元、上位机、人机界面、下位机、报警系统及驱动执行机构等，在这一整套系统中，PC机主要负责集中监控、在线参数显示、历史数据查询和工艺流程显示等方面，并对现场设备加以控制，当发生故障时也会启动报警功能。上、下位机尉氏县集中监控与分散控制，可以通过通讯电缆经过串型通信口连接，从而避免集中控制系统干扰强烈、可靠性地等问题，并当现场PC机器出现问题时，能够独立稳定进行故障排除工作，加强了系统的稳定性。

3 PLC自动控制在沼气发电中的应用过程

在对于沼气发电的系统设计中，原地控制箱和电脑智能化控制是重要电气装置的使用方式，通过原点控制进行相结合的具体实施。在应用跳转开关时，可以选用手自一体类型，在电气动力柜附近安装较为方便。手动开关使用时，进行控制装置的手动操作，装置接受的命令是无效的。而当自动开关开启后，可编程序控制器通过控制装置的运行，程序提前按照编制完成，从而实现自动控制。这一系统的运转可分为六个分工进行。运行路线为，开始进料、消化与混合、固液和分离、沼气的最终处理、以及热回收。而自动控制系统则是采用西门子S7-300系列PLC的集散系统，从而对沼气发电各个工艺段加以控制，明确各工艺段的工作分配，并在操作桌面出现故障时，保证全部系统能够正常运转，有效提升沼气发电自动控制系统的稳定性。并在五个主要工艺段发挥作用：

3.1 进料

博格进料方式，组成了填料功能的输送单元，可循环闭合回路通过固体废弃物进行填充是博格单元的重要功能。全部自动化是原料添加的步骤。PLC自动控制系统通过预置时间，以及运转沼气池内的水平液体位置，进行确定原料的添加。然后通过对比实际和预测的固体含量，来确定水添加的速度。

3.2 沼气量监控和消化器保温

系统自身的压强大小，需要通过消化器内的发酵液体水平面高度来判断。PLC自动控制系统通过膜位移和发酵液的水平面高度，可以推断沼气的产量大小，还可以分别在墙面和地面安装，消化器的两个乙二醇辐射的加热区，从而保证PLC自动控制系统的数据显示的准确性。

3.3 混合

两个混合器可以完成消化器混合，通过间接性运行，依据消化器的流体性质来完成作用，在保证沼气的生产过程中，保持一定的产量和速度，也在这一阶段抑制了悬浮层的产生，PLC自动控制系统的应用则可在混合过程中保证该工艺的稳定性。

3.4 固液分离

固液分离过程的实现，需要螺旋压力分离机的应用。螺旋压力分离机的正常运行前提是，为整体分离过程提供有效稳定的供料罐液体高度，从而得到一定的运行压力。PLC自动控制系统保证其运行频率保持在一个工作日一次的状态，或者根据使用情况具体调节。

3.5 沼气处理

通过地下预埋的沼气输送管道，以及降温装置，将沼气排出。采用降温的方式让沼气排湿。通过密闭的器皿中的冷凝液，高位罐中放置自动泵。热电联用单元燃料在瓦斯气压缩中输送到位，而装置所需要的压力也来自燃烧产生的热能。PLC自动控制系统则会检测热电联用单元的需求，通过沼气经过净化装置应用，来实现沼气中 H2S 含量的减小。

4 结语

本文通过叙述沼气发酵反应的自动控制系统。重点解释了 PLC 在沼气发酵反应中，自动控制系统的应用过程。由于 PLC 尚处于需要改善的电器控制过程中，从而体现其结构的很多优势，包括通用性好、简单快捷、可靠性强、编程简便。 从而通过实现PLC 沼气发酵反应控制的系统建设，通过 PLC 控制特点，达到沼气稳定的高质量产出。

参考文献

[1]孙静.PLC在沼气发酵反应自动控制系统中的应用[J].科技信息，2009（11）：56-57.

[2]刘晓瑜，孙樯.PLC自动控制系统在常规40Ar/39Ar同位素定年系统纯化部分中的应用 优先出版[J].北京大学学报（自然科学版），2012（06）：65-67.

作者单位

纪昕洋（1981-），女，辽宁省沈阳市人。硕士研究生学位。工程师。研究方向为控制工程。

作者单位

沈阳城市建设学院 辽宁省沈阳市 110167