基于西门子S7-300PLC沼气发电控制系统的设计与实现

基于西门子S7-300PLC沼气发电控制系统的设计与实现

随着国家能源经济的高速发展,可再生能源受到了越来越多的关注。沼气作为一种制取方法简单、原料易获得的可再生能源,已广泛应用到各个领域。

目前,国内的沼气产业多以农村户用沼气为主,沼气产气率低,发酵底物的清理耗时耗力,一旦通风不彻底很容易发生事故。清理沼气池时周围工作环境不好,很多沼气池都在一个发酵周期后便废弃不用,这造成了我国沼气产业在表面上规模大,实际上利用率低的现象。

本文通过自动化技术,实现沼气高效率生产、规模化利用、发酵底物产业化、燃烧废热环保化。通过本设计,生产的沼气经过综合性多阶次利用,最大化的实现了变废为宝。

本系统开发包括两部分:上位机控制部分的开发和下位机执行部分的开发。上位机控制部分由工业控制计算机参与使用MCGS组态软件开发监控画面,使用STEP7软件开发PLC控制程序;下位机执行部分是由SP307、CPU315、DI、DO、AI、AO、IM360、IM361等部件组成的S7-300PLC硬件控制核心对阀门、泵等现场元件进行控制。

通过系统控制可以实现沼气生产和沼气使用的远程控制、精确监视,使整个生产过程安全高效运行。本系统使用大量工业化网络,对生产过程进行实时监视,实时控制,实现了现场与控制室的同步显示。

通过对现场温度、高度、流量、压力等数据的实时采集、分析和存储,从而保证数据实时存储、真实可查,为数据分析工艺升级做准备。另外系统设置多重措施,实现早预警早报警,保证系统安全有效生产。

为保证沼气产气量稳定、满足沼气发电机稳定产电且适合并网的要求,本论

文着重研究了改进PID算法,并利用MATLAB软件分析比较了多种算法的优劣,最终选定了可实现且调节效果明显的Smith预估器与模糊自适应相结合的方法作为厌氧发酵系统恒温控制方法。