PLC在沼气发酵反应自动控制系统中的应用_孙静.pdf

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1、科技信息○科教前沿○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2009年第11期PLC在沼气发酵反应自动控制系统中的应用孙静（西安工业大学机电工程学院陕西西安710032）【摘要】在沼气发酵反应过程中，运用自动控制技术将直接改善反应速度，并将大大提高生产沼气的质量及产量。本文介绍了西门子S7-200系列PLC在沼气发酵反应自动控制系统中的应用。针对如何提高沼气的产量问题进行了研究，决定运用PLC控制器中的PD控制算法对其中一些主要模拟量参数进行闭环控制；并针对现场存在的实际问题，提出了一些具体的解决办法。【关键词

2、】沼气；发酵反应；自动控制；PLC；闭环控制ApplicationofPLCinAutomaticControlSystemofBiogasFermentationReactionSUNJing(SchoolofMechatronicEngineering,Xi`anTechnologicalUniversity,Xi`an710032)【Abstract】InBiogasFermentationReaction,theReactionratewilldirectlyimprovebyautomaticcontroltechno

3、logywhichcanalsogreatlyincreasethebiogasqualityandyield.Inthispaper,theapplicationofSiemensS7-200PLCwasintroducedemphasizly,whichintheuseofBiogasFermentationReactionautomaticcontrolsystem.Inallusiontotheactualexistentproblem,webringoutseveralconcretesolutions,andstud

4、yontheproblemofhowtoincreasethebiogasyield,PDarithmeticmoduleofPLCwasdecidedtouseinclosed-loopcontrolofsomeimportantsimulationparameters.【Keywords】Biogas；Fermentationreaction；Automaticcontrolsystem；PLC；Closed-loopcontrol0.引言转换成4～20MA的电流信号，直接接入EM235（模拟量输入/输出模沼气发酵反应是一个

5、复杂的微生物学过程[1]。通过对该反应中的块），经模/数转化成PLC能够识别的数字量。温度等参数进行控制，使发酵反应正常进行，以便得到较高的沼气产2.2.2数据传输：该系统采用带RS-232口的隔离型PC/PPI电缆，量和质量。传统的控制方式，多以手工操作为主。工作强度大、控制精它具有较高的数据传输率，适用于系统与外部设备之间的通信。度不高、产出沼气质量较差、产量较低。在该反应中运用自动控制技2.2.3PLC：由于系统需要控制的数字量和模拟量个数不多，采用德国西门子公司的S7-200系列PLC。选择主控单元为CPU224，模拟术

6、，将直接改善反应速度，并将大大提高生产沼气的质量和产量。随着量扩展模块为EM235。PLC在控制方面功能的不断进步与完善，使它在控制领域的应用越来2.2.4上位（PC）机：根据本次设计要求，上位机部分由一台计算机越广泛。本文采用S7-200系列PLC作为系统核心控制器，实现PLC实现。其界面部分，采用C++Builder6.0编程语言实现。具有数据在线在沼气发酵反应过程自动控制系统中的应用。通过与上位（PC）机相显示，报表曲线，历史数据查询等功能。连，设计出一套沼气自动控制与检测系统，实现自动控制与实时监控2.2.5驱动与执行机

7、构：通过电动机带动离心泵转动，完成液体输的双功能。送。由变频器改变电动机转速，实现系统变频调速。同时，通过调节电1.沼气发酵自动控制过程描述动阀的开关量，实现对输送液体的控制。、通过对该反应过程的了解，其控制过程可大体描述为：当检测到2.3PLC部分具体设计反应炉内参数值变小时，利用泵1向反应炉内添加新料液，使反应炉2.3.1输入/输出点数配置内反应速度加快；当检测到反应炉内参数值变大时，再利用泵2向反系统检测阶段，PLC将要接收到四个模拟量输入信号，分别为：温应炉内添加一定量水，使反应炉内反应速度减慢；当系统发酵反应一度、PH

8、值、氧化还原电位和流量。控制阶段，主要输出量为：变频器，泵段时间后，需要对发酵反应炉内的发酵废弃物需要利用泵3进行定时和电动阀。这些设备中，泵和电动阀需要的输出信号为数字量。由于变排出。基本结构简化如下图1所示。频器用来改变电动机的转速，需要PLC通过输出模拟量