沼气发酵装置自动监控系统的实现.pdf

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1、第26卷第1期2013年1月机电产品开发与纠辫kel叩ment＆I衄0v“蚰0fM8chin6Iy＆E】ec试calhDdw协VoI．拍．№．1Jan。2013文章编号：1002—5673(2叭3)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下，还可进行自动控制。试验表明，该系统摄作

2、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：7IT29文献标识码：Adoi：10．3969，i．issn．1002-6673．2013．01．054Aut帅娟cM砌to血gsyst哪forBiq卿Fe珊删埘蚰DeV晚ZHUG吣(B畸hlgVo∞dondconegeofA咖c111tIlre，B呜i119100000，cllin匐Akitl郇t：Alotof出enlaill丘cto巧a丑bcdl唱dlec伍cientbiog越producd∞，dlcsptcm

3、inlpkmen岱dlczutomatcd啪Ilitorillgofbiog勰produc石ontak访gnlebjog孙是mlen妇dontallkeeInpe强tIlre，phValue，oxygen”ducdonpotendat如dnowcon垃ol舔p踟ete巧．Itc扭illlprove吐lebiog越productione伍ciency缸1dmm塘gementofdle、柏fIcs妇曲n，and陀duce叩emdngco船．IndIecondidonofcompkteifl缶bstnlctIlre，autolIladccon扛ol

4、canbcfe幽zcd．ThctcsBshow如at出copendngs弘t鼬is面[npk，船loo出mm血g’reliaMc，andlnoreapphcableto血e璐emdpromodonofsmallmdmedi哪一sizedbio弘ss魄don．1(eyWords：biog罄南m地nc北bn；3utom量dcmonitofing；如econ的lofpID；con曩ols声tem0引言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。

5、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。1系统组成与工作原理系统组成结构如图1所示。系统下位机采用S7—200。上位机为Pc机，检测装置由沼气发酵装置正常工修稿日期：2们2—11—02基金项目：北京农业职业学院院级科研基金项目仅Y．可卜11_30)作者简介：诸刚(1960一)，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

6、用新型两项，撰写学术论文多篇。作所需监测参数的传感器构成。执行机构则由各种泵和阀组成。圈l控爿系统结构圈啦l田地鳓锄酬m呻聃m0f咖州昭咖m系统的工作原理如下：通过安装在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、氧化还原电位及流量等参数，当检测装置检测到的参数超出沼气发酵正常参数范围时。则由检测装置的各种传感器将参数传给下位机，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、水泵及电磁阀控制各贮料池(热水、原料和中和剂)向发酵罐内补充，或向排泥池排除污泥，使之达到新的平衡，实现自动控制的目的。本系统主要原

7、器件的选择见表1。具体控制策略见表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Tab．1ThemaincOmponentsOfcontrOIsystem序号名称型号设定参数数量备注lPDCS7—200l2PC13温度传感器SUZ—Cu5030一35℃lt>5℃。报警PH7000PH，4pH值传感器6—81ORP氧化还原电PH7000PH，360～3805l位传感器0RPo．7—0．746流量传感器FFr—0050一11IⅡ，82模拟电流输入，输出混输出7EM2351合模块(DCo～20mA)8其它电机、泵、

8、电子阀各3个常规9按钮、指示灯若干内的反应参数并对其设备进行操作．系统通过实现上下位机的通信，管理人员就可方便地在PC机上进行实时监测与操控。由于被控对象的参数为连