生物质炉灶智能控制器的料机设计

邵阳学院信息工程学院 邓梓良 江世明

生物质炉灶智能控制器的料机设计

邵阳学院信息工程学院 邓梓良 江世明

生物质燃料作为一种可直接燃烧的新型清洁燃料，有效地利用这些生物质材料，能够有效地节能减排。但生物质燃料在燃烧过程中如果燃烧不充分，会出现冒浓烟现象，影响环境。考虑到工厂的使用环境和强大的电磁干扰等特殊情况，生物质燃料灶智能控制器使用PLC作为控制核心，采用温度传感器实现给料自动控制，采用触摸屏作为控制和显示设备，实现操作智能化，触摸屏与PLC之间进行实时通信，可随时切换生物质控制器的工作状态。

生物质燃料；控制器；PLC

0 引言

在我国，对生物质成型燃料燃烧所进行的理论研究很少，对生物质成型燃料的燃烧机理及动力学特性研究才刚刚开始，关于生物质成型燃料燃烧理论与数据还没有人系统地提出。随着社会经济的发展与人们生活水平的提高，木材下脚料、植物秸秆的剩余量越来越大，由于这些废弃物密度小，占用空间大，销毁处理不但需要大量的人力、物力，且污染环境。如在我国辽阔的平原上，每年有几千万吨的秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等生物质燃料就地焚烧，直接导致大气污染，部分地区因此产生雾霾。另一方面，工厂、单位、酒店、宾馆、学校等绝大部分是以煤或油作为燃料，煤、油的燃烧会给环境造成巨大污染．如何有效利用这些生物质材料，节能减排，造福人类。

1 系统硬件设计

本控制器硬件系统主要由PLC控制器、风机调压调速模块、料机PWM调速模块、水位传感器、按键模块等组成。硬件系统方框图如图1所示。

图1 硬件系统方框图

2 料机调速设计

采用国产PLC国产三菱plcFX2N在线下载监控触摸屏文本断电保持内置电源，

调速采用外围电路采用比US52 US6120交流测速变速电机调速器，减速电机 减速马达调速板。调速实物设计，通过原理分析，原理图设计，程序设计。需要搭建品台验证其正确性与可靠性，产品测试图如图2所示：

图2 电机测试

3 调速数据测量

通过按键调节电机的转速，通过转速表测量电机的转速，输入输出数据如表1所示：

表1 数据测量

通过表1可知，误差控制在5.00%以内，符合设计要求。

4 触控界面设计

在本系统中，触摸屏要担任监控系统各个部分的运行状态，而且还需要担任控制作用，所以在设计触控界面软件设计时，需要全面考虑各个功能部分，必须以触摸屏为人机交互界面，把操作和显示集于一体，实时显示温度风量料量及设备运行状况。使用You-Kong触摸屏软件系统设计软件，按照流程以及PLC的梯形图对寄存器的分配设计好触摸屏界面。虽然组态和梯形图程序不是很复杂，但是在数据交互和连接时还是会出现问题。因此在界面设计初期，就需要配置用户应用软件。使用软件工具对PLC各种资源进行分配。界面设计完成后，下载到触摸屏里面去。效果图如图3所示。

图3 触摸屏界面设计效果图

5 系统工作流程设计

由于生物质构建不一样，使用条件不一样，采取分区间实现智能控制，以燃烧后的温度和排放量来调节供料的大小,从而使生物质燃料燃烧更加充分，C02等有害气体净排放量更小。以触摸屏为人机交互界面,把操作和显示集于一体,实时显示温度风量料量及设备运行状况。因此需要分为3个档位进行控制。首先在系统启动时，需要开机自检，就是检测各个部分是否工作正常，在系统正常的情况下才能按下点火键，系统开始点火。在点火阶段也就是系统运行阶段，本阶段需要先送料，然后点火送风。在点火完成后，需要人为控制不同的档位，使得火力的大小不一样。在按下停机键后，系统首先停止送料，然后进行吹风，需要把灶内的生物质燃料全部吹干净。

6 测试结论

系统在PLC控制下，对设备进行测试，控制生物质燃料灶的风和料的比例，使得灶内长期处于稳定的燃烧环境，能够使生物质燃料充分燃烧。但是，因灶的使用环境恶劣，高温潮湿等恶劣条件下，对电子元器件的阻值精度，稳定性，电感量等参数影响都非常大，使得产品的稳定性以及可靠性降低。在今后的研究中需要使用质量可靠的元器件，对控制器进行降温与防水措施，提高控制器的可靠度以及降低控制器的返厂率。

[1]谭季秋,宋晓波,朱培立,胡为民,龚磊.生物质气化炉智能控制器设计[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2010(02).

[2]蒋明华.生物质电厂上料控制系统设计[D].扬州大学,2014.

[3]赵庆.生物质秸秆炭化炉的结构优化与试验研究[D].石河子大学,2014.

邓梓良（1966—），男，大学本科，现就读于邵阳学院信息工程学院电子信息工程专业，研究方向：嵌入式系统。