沼气生产自控方案

沼气生产项目自控设计案

一、设计围本设计包括沼气生产项目的原材料进场至沼气的生产，存储及使用过程中，涉及到的设备检测和控制所需要的仪表自动化控制有关的装置使用等。

二、设计标准和规定过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号。自动化仪表选型规定，其中包括温度、压力、流量、物位、过程分析仪表选型等。

三、自动化设备选型现今自控工程主要设备有西门子、施耐德、欧姆龙等厂家，其设备比较先进，质量可靠。西门子自控设备现有高（S7-400 系列）、中（S7-300 系列）、低（S7-200 系列）三个档次。施耐德自控设备也有高（Modicon Quantum 系列）、中（Modion Premium 系列和Modion Mxxx 系列）、低（Modion twido 系列）。关于本套系统建议选用施耐德M430 系列的PLC 系统。施耐德M430 系列适用于复杂设备和中小型项目，而相对西门子的中档设备价格要便宜20%。

施耐德M430 系列CPU 具有卓越的运算能力，超大存，以及独创的“即插即载”存储卡。同时置USB 口和以太网、CANOPEN 或MODBUS 。

使用统一的UNITY 软件平台，程序可以不受限制地从一种机型移植到到另一种。模块化设计，结构紧凑，安装和扩展灵活，模块支持热插拔，超强稳定可靠性，远大于国际标准。

功能强劲：4个系列高性能CPU , 7K条指令/毫秒。所有CPU置USB 口，

用于编程或人机界面通讯CPU置2个通讯口（MODBUS、CANOPEN 或以

太网）256K数据空间，4MB程序空间，最多可处理70K条指令丰富的计

数、位置控制、回路控制等专家功能，强大的运动控制功能块- MFBS，支持1024点Dl/O,256点AI/O。完全符合丰润沼气项目的整体需求。

四、工艺流程

自控系统采用“集中监测、控制”的设计原则，结合工艺需求和自控产品选 择遵循的原则，使用ifix3.5组态软件作为上位监控软件、施耐德M340系列PLC 作为控制系统。其控制要求为：

一、运料系统

目的是将秸秆和沼液混合物，推入消化池。整套系统分手动和自动

式。手动时，可控制单体设备启停。自动时，全套设备自动运行。两种式均加入 连锁控制，防止物料堆积、设备损坏等；另设强制手动式。特殊情况下，可以越

过连锁，强行启停设备。一般用于试车和检修时使用

WS5仏肚，⑹

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JQJQ1

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DTJ01V

原料进入青储池前的三台粉碎机（FSxx）可以自动控制，也可现场操作箱手动控制。

设备启动自控运行时为倒序启动式，先启动螺旋推进器（TJx-x）和双螺

旋搅拌器（LXJBx-x）三套设备同时启动。此时加入沼液的污水泵（WSBxx）启动，根据液位控制信号，由电磁阀控制的加液阀门（JYFM）选择性启动。根据以上设备的运行信号，启动大小刮板机（GBCx ）。根据大小刮板机的运行信号，启动斗式提升机（DTJ01）。根据斗提机的运行信号，启动原料螺旋推进器（TJ01）和搅拌机（JB01 ）。根据推进器和搅拌机的运行信号，启动运料称量皮带（YBC02 ）。根据运料称量皮带信号，启动运料大皮带（YBC01 ）。至此，由青储池开始运送原料秸秆。

系统停止运行时，与启动顺序相反。每个设备进行必要的延时运行后停止，目的是运送干净设备中残存的原料。直至整套设备停止运行。

二、温控和喷淋系统

1 、厌氧发酵需在特定的温度下进行，所以要保持消化池温度的恒定。沼气发酵温度监测点相对均匀布置于池，平均值能比较准确的反应池温度。设计监测点分3层，检测沼气，沼液上、中位置的温度，每层等距分布 3 点测温点。

（如图）设定标准温度来控制锅炉加热软化水的用量。还要结合热量损耗和传输距离，设定提前量。

2、喷淋系统通过PH值检测仪（安装位置如图）,控制喷淋沼液的水泵启/停。

3、PH值检测仪和双螺旋加入沼液需要的液位仪，都存在信号临界值

时不稳定的情况，就是俗称的打点。这需要该种仪表设备的信号先引入显示仪表，经过该仪表的小信号切除功能，可以实现稳定的信号转换。

三、报警监控系统

1、故障报警功能：水泵、皮带、螺旋等电机设备启、停故障。

2、超限报警功能：各监测点的温度、压力、液位等数据超限。例如：

消化池温度低、储气罐压力过高等。

3、安全报警功能：设备启停时，有预先铃音提醒人员注意远离。厂区环

境甲烷检测泄露报警等

4、对于斗式提升机的断链报警和保护，设计采取电流检测和现场

检测两种。并安装加紧装置，减少设备维修难度。

断链发生前，一般电机电流将增大。取电流信号，在自控程序中监控，超过设定值时停机保护。查找原因，避免断链。安装链体检测装置，金属链体可以安装接近开关，非金属链体可以安装光电开关。在一定时间（须事先测算好正常时间）通过接近开关，为正常运行。在一定时间未通过或快速通过，认为是故障发生，启动保护。

加紧装置引入“切入/ 切出”连锁，有报警时加紧装置启动。如有特殊情况可以“切出”连锁，设备可以运行。

四、沼气存储系统

1、一路粗沼气经罗茨风机（LCFJ）加压，进入储气罐。储气罐有

压力检测装

置。风机后

有流量检测

装置。综合

控制罗茨风

机（带配套自控

设备）。

2、另一路粗沼气将进入提纯压缩工艺。根据提纯压缩工艺采集信

号，

控制引风机（YFJ01）启停。

3、提纯压缩出的甲烷，用于汽车运输。增压机可由压力或流量信号控制

或采用手动控制。

丰润工程前期项目，涉及到需要控制的电机设备共24 台。（附设备表）每台电机需要输入点 4 个（开关量输入点：手/ 自、启/ 停、热继、过流），输出点 1 个（开关量输出：启动/ 停止）。

另有斗式提升机、大小刮板机的断链保护点需要10 点（开关量输入）。压力、流量、温度等检测信号需要具体测算，预计16 点（模拟量输入）。设备铃音报警和厂区甲烷检测20 点（开关量输出点）。系统还需至少10%——20%的备用点。

总结需要开关量输入点124-160 个；开关量输出点36-45 个；模拟量输入点约12 个。温度检测点约16 个。

系统涉及到变频电机控制（京诚提供变频器及控制），变频控制模式分：电流控制、线控、电位计控制。因不知道变频器型号和采用种控制法。暂未加入模拟量模块。