沼气发酵装置自动监控系统的实现_诸刚

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1、第26卷第1期机电产品开发与创新Vol．26,No．12013年1月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProducts·测试与控制Jan．,2013·文章编号：1002－6673（2013）01－139－03沼气发酵装置自动监控系统的实现诸刚（北京农业职业学院，北京100000）摘要：影响沼气高效生产的主要因素有许多，本系统主要以沼气发酵罐内温度、ph值、氧化还原电位及流量等为控制参数，实现沼气生产过程的自动化监测。它可以提高沼气工作站的生产效率和管理水平，降低运行成本。在其基础设施完善的条件

2、下，还可进行自动控制。试验表明，该系统操作简单、运行平稳、可靠性强，比较适用于一些中小型沼气生产站的使用与推广。关键词：沼气发酵；自动监控；PID控制；控制系统中图分类号：TP29文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2013.01.054AutomaticMonitoringSystemforBiogasFermentationDeviceZHUGang（BeijingVocationalCollegeofAgriculture，Beijing100000，China)Abstract：Alotofthemai

3、nfactorsaffectingtheefficientbiogasproduction,thesystemimplementstheautomatedmonitoringofbiogasproductiontakingthebiogasfermentationtanktemperature,phvalue,oxygenreductionpotentialandflowcontrolasparameters.Itcanimprovethebiogasproductionefficiencyandmanagementoftheworkstatio

4、n,andreduceoperatingcosts.Intheconditionofcompleteinfrastructure,automaticcontrolcanberealized.Thetestsshowthattheoperatingsystemissimple,smoothrunning,reliable,andmoreapplicabletotheuseandpromotionofsmallandmedium-sizedbiogasstation.Keywords：biogasfermentation；automaticmonit

5、oring；thecontrolofPID；controlsystem作所需监测参数的传感器构成，执行机构则由各种泵和0引言阀组成。沼气发酵是多种微生物在适当的条件下分解有机物产生甲烷的过程，要使沼气发酵正常进行，获得较高的产气量，就必须保证沼气细菌进行正常生命活动所需的基本条件。除基本原料外，适宜的温度、pH值、氧化还原电位及流量等均对沼气的品质有较大的影响。本系统可以对沼气发酵装置的几个主要参数进行自动采集，实现了对上述主要参数的实时在线监控。提高了生产率，减轻了工人的劳动强度，使沼气站的管理和运行更加科学合理。系统的工作原理如下：通过安装在

6、沼气发酵罐内的各种检测装置检测其主要参数，如：温度、ph值、氧化1系统组成与工作原理还原电位及流量等参数，当检测装置检测到的参数超出系统组成结构如图1所示。系统下位机采用S7-沼气发酵正常参数范围时，则由检测装置的各种传感器200，上位机为PC机，检测装置由沼气发酵装置正常工将参数传给下位机，下位机通过其控制算法进行运算，并将运算结果输出到执行机构，通过电机、水泵及电磁修稿日期：2012－11－02阀控制各贮料池（热水、原料和中和剂）向发酵罐内补充，基金项目：北京农业职业学院院级科研基金项目（XY-YF-11-30）或向排泥池排除污泥，使之达到新

7、的平衡，实现自动控作者简介：诸刚（1960-），男，副教授。主要研究方向：机械制造与自动化。主编专业教材三部，获两项实用新型两项，制的目的。本系统主要原器件的选择见表1。具体控制撰写学术论文多篇。策略见表2。为了使管理人员能够及时掌握沼气发酵罐139·测试与控制·表1系统的主要元器件偏差值；kD—积分系数；荭e（k）—第（k-1）次采样时刻与Tab.1Themaincomponentsofcontrolsystem上一次采样时刻输入偏差值之差。序号名称型号设定参数数量备注系统采样周期是恒定的，在确定了kP、kI、kD后（由1PLCS7-2001经

8、验公式确定后，根据实际控制效果做调整），使用其2PC1中三次测量的偏差值，即可得出输出的控制增量，由此3温度传感器SUZ-Cu5030～