沼氣自動監(jiān)測控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種控制裝置，具體來說，是指一種用于沼氣發(fā)酵的智能控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]沼氣生產(chǎn)發(fā)酵技術(shù)屬于生物質(zhì)能源技術(shù)范疇，生物質(zhì)能源技術(shù)是未來能源技術(shù)的發(fā)展方向，具有重大的戰(zhàn)略意義。目前國內(nèi)大部分中小型沼氣生產(chǎn)企業(yè)，由于資金和技術(shù)等原因，對生產(chǎn)工藝主要參數(shù)的控制均采用人工操作的模式。此種操作模式的主要問題是:人力資源浪費，無法做到精準(zhǔn)控制而導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，同時存在安全隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]針對目前沼氣發(fā)酵自動監(jiān)控系統(tǒng)沒有在中小型沼氣生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用的實際情況，本實用新型針對中小型企業(yè)，提供一種生產(chǎn)成本低廉、操作與維護簡單的沼氣自動監(jiān)控系統(tǒng)一一沼氣自動監(jiān)測控制器。該控制器能夠解決沼氣發(fā)酵自動監(jiān)控、安全報警等主要問題，達(dá)到提高生產(chǎn)率和安全生產(chǎn)的目的，同時可以解決設(shè)備成本較高，普通中小企業(yè)無法使用的問題。
[0004]本實用新型提供的沼氣自動監(jiān)測控制器包括主控單元、報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)，所述的報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)分別與主控單元連接；所述的檢測裝置包括溫度傳感器、PH值傳感器、氧化還原電位傳感器、流量傳感器和甲烷濃度傳感器；所述的閥泵系統(tǒng)包括電磁閥、原料泵、熱水泵和中和劑泵，與沼氣發(fā)酵罐之間通過管路連接。
[0005]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0006](I)實現(xiàn)沼氣生產(chǎn)全過程的自動控制；
[0007](2)提高生產(chǎn)率，降低使用成本，確保安全生產(chǎn)；
[0008](3)通過觸摸屏的使用，使操作簡單明了。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型控制器組成示意圖；
【具體實施方式】
[0010]下面將結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]本實用新型提供的沼氣自動監(jiān)測控制器，根據(jù)檢測裝置進(jìn)行被控參數(shù)(溫度、Ph值、氧化還原電位及流量等)的數(shù)據(jù)采集，采集到的數(shù)據(jù)輸入到主控單元PLC(可編程邏輯控制器)，將主要工藝參數(shù)的最佳值及浮動范圍在PLC中進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)被控參數(shù)檢測值與相應(yīng)閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，向相應(yīng)的電子閥和泵或者向報警系統(tǒng)發(fā)出信號，控制沼氣發(fā)酵罐中排出或注入相應(yīng)的介質(zhì)，實現(xiàn)對沼氣發(fā)酵罐內(nèi)各項被控參數(shù)的監(jiān)測和控制。
[0012]如圖1所示，本實用新型提供的沼氣自動監(jiān)測控制器主要包括主控單元PLC、報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)，用于對沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的被控參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和控制。所述的報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵分別與主控單元PLC連接，所述的檢測裝置包括溫度傳感器、PH值傳感器、氧化還原電位傳感器、流量傳感器和甲烷濃度傳感器，各個傳感器分別通過電路與主控單元PLC連接。所述的閥泵系統(tǒng)包括電磁閥、原料泵、熱水泵和中和劑泵，每個泵(包括原料泵、熱水泵和中和劑泵)均串聯(lián)接入一個電磁閥，通過各自的管路與沼氣發(fā)酵罐連接。
[0013]1.主控單元PLC。它可執(zhí)行邏輯運算、算術(shù)運算、順序控制、定時計數(shù)、數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出等功能。主控單元PLC通過檢測裝置中的甲烷濃度傳感器檢測到空氣中的甲烷量后，與在其內(nèi)部設(shè)置的報警濃度閾值進(jìn)行比較，超出此值后，由主控單元PLC發(fā)出信號，驅(qū)動報警系統(tǒng)進(jìn)行報警。
[0014]2.報警系統(tǒng)。由報警蜂鳴器或紅燈閃爍進(jìn)行報警提示。通過甲烷濃度傳感器將空氣中檢測的甲烷含量與主控單元PLC中設(shè)定的甲烷閾值進(jìn)行比對，超出此甲烷閾值之后，由主控單元PLC發(fā)出信號，驅(qū)動報警系統(tǒng)進(jìn)行報警。
[0015]3.觸摸屏。沼氣發(fā)酵罐內(nèi)主要參數(shù)(溫度、Ph值、氧化還原電位、流量及甲烷濃度)及主要參數(shù)最佳值的顯示；手動控制與自動控制按鈕的操作，手動控制/自動控制的功能切換；主要原料(原料、熱水和添加劑)添加時的實時動畫顯示。通過檢測裝置檢測到的被控參數(shù)經(jīng)主控單元PLC傳輸?shù)接|摸屏上進(jìn)行實時顯示，同時將被控參數(shù)的閾值設(shè)定后在觸摸屏上予以顯示。
[0016]4.檢測裝置。通過各個傳感器將沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的被控參數(shù)(溫度、Ph值、氧化還原電位及流量)和空氣中的甲烷濃度進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集，并將結(jié)果送入主控單元PLC中進(jìn)行計算和分析處理，且經(jīng)觸摸屏將主要參數(shù)進(jìn)行顯示。檢測裝置的主要傳感器對沼氣發(fā)酵罐及空氣中的物質(zhì)進(jìn)行檢測，并將檢測到的數(shù)據(jù)直接或經(jīng)變送器傳至主控單元PLC進(jìn)行分析計算。所述的檢測裝置包括溫度傳感器、PH值傳感器、氧化還原電位傳感器和甲烷濃度傳感器。
[0017]5.閥、泵。當(dāng)沼氣發(fā)酵罐內(nèi)的主要參數(shù)超出最佳值范圍后，由主控單元PLC輸出端發(fā)出信號，打開電磁閥，并啟動原料泵、熱水泵和中和劑泵向沼氣發(fā)酵罐內(nèi)注入各種物質(zhì)(由控制策略決定)。
[0018]6.沼氣發(fā)酵罐。生產(chǎn)沼氣的地方，當(dāng)沼氣發(fā)酵罐內(nèi)主要參數(shù)不符合高效生產(chǎn)的最佳值時，開啟電磁閥和泵向沼氣發(fā)酵罐內(nèi)注入相應(yīng)的物質(zhì)，以確保沼氣發(fā)酵罐內(nèi)主要參數(shù)在最佳值范圍之內(nèi)。沼氣發(fā)酵罐內(nèi)主要被控參數(shù)通過檢測裝置的各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并向主控單元PLC輸送數(shù)據(jù)。
[0019]主控電路、主要傳感器接線圖及觸摸屏設(shè)計。系統(tǒng)硬件組成由主控單元西門子PLCS7-200型可編程控制器、檢測裝置(溫度、ph值、氧化還原電位、流量及甲烷濃度)等傳感器、觸摸屏、報警裝置(蜂鳴器或紅燈閃爍)、驅(qū)動裝置(電磁閥和泵)以及撞期發(fā)酵罐等組成。軟件設(shè)計:系統(tǒng)主程序分別為調(diào)用自動、手動、模擬量處理、指示燈處理和急停處理等。
[0020]所述的控制策略如下:
[0021](I)溫度:正常情況下，8°C?60°C均能產(chǎn)氣。本實用新型中的溫度設(shè)定值為35°C，允許控制的精度范圍為±10°c。
[0022]溫度t ( 25°C時，加溫(注入熱水)；溫度t彡45 °C時，加料。
[0023](2) pH值:正常情況下，6.5?7.5均能產(chǎn)氣，pH值設(shè)定值為7。
[0024]pH值彡6時，加中和劑；pH值彡8時，加料。
[0025](3)氧化還原電位:正常情況下，其值小于_420mV。氧化還原電位設(shè)定值為-370mVo
[0026]氧化還原電位彡-370mV時，加料。
[0027](4)流量:流量設(shè)定值為I?2m/s，允許變化范圍為±0.12m/s。
[0028]流量彡0.72m/s時，電磁閥開啟(排料以加快沼氣發(fā)酵罐內(nèi)物質(zhì)流動)。
[0029](5)甲烷泄漏量:正常情況下空氣中的甲烷濃度為5% (其所占空氣的比重)以下可以認(rèn)為是安全狀態(tài)。
[0030]檢測裝置中各個傳感器的選擇:①溫度傳感器。PT100，其供電電壓是24VDC，測量范圍是溫度0°C?80°C，輸出信號為(4?20)mA，精度±0.5°C，經(jīng)EM231變送器與主控單元PLC連接pH值傳感器。H-1008A，其供電電壓為220VAC，測量范圍為0-14pH，測量精度為±0.0ΙρΗ，輸出信號經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為(4?20)mA ;③氧化還原電位傳感器。PH7000PH/ORP，其供電電壓為220VAC，測量范圍-1999mV?+1999mV，測量精度彡2mV，輸出信號經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)化為(4?20)mA 流量傳感器。LWGY-15C，精度等級為0.5級；?甲烷濃度傳感器。RBT-1060/C，工作電壓24VDC，準(zhǔn)確度:±5% FS，輸出信號為(4?20) mA，接入主控單元 PLC。
[0031]主要元器件的選用:①主控單元PLC。西門子PLCS7-200 ;②觸摸屏。昆侖通態(tài)嵌入式一體化觸摸屏(TPC1162Hi) 繼電器、電磁閥和泵等。
【主權(quán)項】
1.沼氣自動監(jiān)測控制器，其特征在于:包括主控單元、報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)，所述的報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)分別與主控單元連接；所述的檢測裝置包括溫度傳感器、PH值傳感器、氧化還原電位傳感器、流量傳感器和甲烷濃度傳感器；所述的閥泵系統(tǒng)包括電磁閥、原料泵、熱水泵和中和劑泵，與沼氣發(fā)酵罐之間通過管路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣自動監(jiān)測控制器，其特征在于:所述的報警系統(tǒng)通過報警蜂鳴器或紅燈閃爍進(jìn)行報警提示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣自動監(jiān)測控制器，其特征在于:所述的主控單元選擇西門子PLCS7-200 ;觸摸屏選擇昆侖通態(tài)嵌入式一體化觸摸屏TPC1162Hi。
【專利摘要】本實用新型公開了一種沼氣自動監(jiān)測控制器，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。所述沼氣自動監(jiān)測控制器包括主控單元、報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)，所述的報警系統(tǒng)、觸摸屏、檢測裝置和閥泵系統(tǒng)分別與主控單元連接；所述的檢測裝置包括溫度傳感器、pH值傳感器、氧化還原電位傳感器、流量傳感器和甲烷濃度傳感器；所述的閥泵系統(tǒng)包括電磁閥、原料泵、熱水泵和中和劑泵，與沼氣發(fā)酵罐之間通過管路連接。本實用新型實現(xiàn)了沼氣生產(chǎn)全過程的自動控制；可以提高生產(chǎn)率，降低使用成本，確保安全生產(chǎn)；通過觸摸屏的使用，使操作簡單明了。
【IPC分類】C12M1-38, C12M1-36, C12M1-34
【公開號】CN204356340
【申請?zhí)枴緾N201420856614
【發(fā)明人】諸剛, 楊學(xué)坤, 蔣曉, 鄭劍海
【申請人】北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月30日