沼氣生產(chǎn)自控方案.docx

1、沼氣生產(chǎn)項(xiàng)目自控設(shè)計(jì)案一、設(shè)計(jì)圍本設(shè)計(jì)包括沼氣生產(chǎn)項(xiàng)目的原材料進(jìn)場至沼氣的生產(chǎn)，存儲(chǔ)及使用過程中，涉及到的設(shè)備檢測和控制所需要的儀表自動(dòng)化控制有關(guān)的裝置使用等。二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定過程檢測和控制流程圖用圖形符號(hào)和文字代號(hào)。自動(dòng)化儀表選型規(guī)定，其中包括溫度、壓力、流量、物位、過程分析儀表選型等。三、自動(dòng)化設(shè)備選型現(xiàn)今自控工程主要設(shè)備有西門子、施耐德、歐姆龍等廠家，其設(shè)備比較先進(jìn)，質(zhì)量可靠。西門子自控設(shè)備現(xiàn)有高 （S7-400 系列）、中（ S7-300 系列）、低（S7-200系列）三個(gè)檔次。施耐德自控設(shè)備也有高（Modicon Quantum系列）、中（ Modion Premium系列和Mod

2、ion Mxxx系列）、低（ Modiontwido系列）。關(guān)于本套系統(tǒng)建議選用施耐德M430 系列的 PLC 系統(tǒng)。施耐德 M430 系列適用于復(fù)雜設(shè)備和中小型項(xiàng)目，而相對(duì)西門子的中檔設(shè)備價(jià)格要便宜 20%。施耐德 M430 系列 CPU 具有卓越的運(yùn)算能力，超大存，以及獨(dú)創(chuàng)的“即插即載”存儲(chǔ)卡 。同時(shí)置 USB口和以太網(wǎng)、 CANOPEN 或 MODBUS 。使用統(tǒng)一的 UNITY 軟件平臺(tái)，程序可以不受限制地從一種機(jī)型移植到到另一種 。模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝和擴(kuò)展靈活，模塊支持熱插拔 ，超強(qiáng)穩(wěn)定可靠性，遠(yuǎn)大于國際標(biāo)準(zhǔn) 。功能強(qiáng)勁 ：4 個(gè)系列高性能 CPU，7K 條指令 / 毫秒 。

3、所有 CPU 置 USB口，用于編程或人機(jī)界面通訊CPU 置 2 個(gè)通訊口（MODBUS 、CANOPEN或以太網(wǎng)） 256K 數(shù)據(jù)空間， 4MB 程序空間，最多可處理70K 條指令豐富的計(jì)數(shù)、位置控制、回路控制等專家功能，強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能塊MFBS ， 支持 1024 點(diǎn) DI/O,256點(diǎn) AI/O。完全符合豐潤沼氣項(xiàng)目的整體需求。四、工藝流程自控系統(tǒng)采用“集中監(jiān)測、控制”的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合工藝需求和自控產(chǎn)品選擇遵循的原則， 使用 ifix3.5 組態(tài)軟件作為上位監(jiān)控軟件、施耐德 M340 系列 PLC作為控制系統(tǒng)。其控制要求為：一、 運(yùn)料系統(tǒng)目的是將秸稈和沼液混合物，推入消化池。整套系統(tǒng)

4、分手動(dòng)和自動(dòng)式。手動(dòng)時(shí)，可控制單體設(shè)備啟停。自動(dòng)時(shí)，全套設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行。兩種式均加入連鎖控制，防止物料堆積、設(shè)備損壞等；另設(shè)強(qiáng)制手動(dòng)式。特殊情況下，可以越過連鎖，強(qiáng)行啟停設(shè)備。一般用于試車和檢修時(shí)使用。原料進(jìn)入青儲(chǔ)池前的三臺(tái)粉碎機(jī)（ FSxx）可以自動(dòng)控制，也可現(xiàn)場操作箱手動(dòng)控制。設(shè)備啟動(dòng)自控運(yùn)行時(shí)為倒序啟動(dòng)式， 先啟動(dòng)螺旋推進(jìn)器 （TJx-x）和雙螺旋攪拌器（ LXJBx-x）三套設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)。此時(shí)加入沼液的污水泵（ WSBxx）啟動(dòng)，根據(jù)液位控制信號(hào)，由電磁閥控制的加液閥門（ JYFM）選擇性啟動(dòng)。根據(jù)以上設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)，啟動(dòng)大小刮板機(jī)（ GBCx ）。根據(jù)大小刮板機(jī)的運(yùn)行信號(hào)，啟動(dòng)斗式提升

5、機(jī) （DTJ01）。根據(jù)斗提機(jī)的運(yùn)行信號(hào)， 啟動(dòng)原料螺旋推進(jìn)器 （TJ01）和攪拌機(jī)（JB01）。根據(jù)推進(jìn)器和攪拌機(jī)的運(yùn)行信號(hào)， 啟動(dòng)運(yùn)料稱量皮帶（YBC02 ）。根據(jù)運(yùn)料稱量皮帶信號(hào)，啟動(dòng)運(yùn)料大皮帶（ YBC01 ）。至此，由青儲(chǔ)池開始運(yùn)送原料秸稈。系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，與啟動(dòng)順序相反。每個(gè)設(shè)備進(jìn)行必要的延時(shí)運(yùn)行后停止，目的是運(yùn)送干凈設(shè)備中殘存的原料。直至整套設(shè)備停止運(yùn)行。二、 溫控和噴淋系統(tǒng)1、厭氧發(fā)酵需在特定的溫度下進(jìn)行，所以要保持消化池溫度的恒定。沼氣發(fā)酵溫度監(jiān)測點(diǎn)相對(duì)均勻布置于池，平均值能比較準(zhǔn)確的反應(yīng)池溫度。設(shè)計(jì)監(jiān)測點(diǎn)分 3 層，檢測沼氣，沼液上、中位置的溫度，每層等距分布3 點(diǎn)測溫點(diǎn)。

6、（如圖）設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)溫度來控制鍋爐加熱軟化水的用量。還要結(jié)合熱量損耗和傳輸距離，設(shè)定提前量。2、 噴淋系統(tǒng)通過PH 值檢測儀 (安裝位置如圖 )，控制噴淋沼液的水泵啟/ 停。3、 PH 值檢測儀和雙螺旋加入沼液需要的液位儀， 都存在信號(hào)臨界值時(shí)不穩(wěn)定的情況，就是俗稱的打點(diǎn)。這需要該種儀表設(shè)備的信號(hào)先引入顯示儀表，經(jīng)過該儀表的小信號(hào)切除功能，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的信號(hào)轉(zhuǎn)換。三、 報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)1、故障報(bào)警功能：水泵、皮帶、螺旋等電機(jī)設(shè)備啟、停故障。2、超限報(bào)警功能： 各監(jiān)測點(diǎn)的溫度、 壓力、液位等數(shù)據(jù)超限。 例如：消化池溫度低、儲(chǔ)氣罐壓力過高等。3、安全報(bào)警功能： 設(shè)備啟停時(shí)，有預(yù)先鈴音提醒人員注意遠(yuǎn)離。廠區(qū)

7、環(huán)境甲烷檢測泄露報(bào)警等4、對(duì)于斗式提升機(jī)的斷鏈報(bào)警和保護(hù)，設(shè)計(jì)采取電流檢測和現(xiàn)場檢測兩種。并安裝加緊裝置，減少設(shè)備維修難度。斷鏈發(fā)生前，一般電機(jī)電流將增大。取電流信號(hào)，在自控程序中監(jiān)控，超過設(shè)定值時(shí)停機(jī)保護(hù)。查找原因，避免斷鏈。安裝鏈體檢測裝置，金屬鏈體可以安裝接近開關(guān)，非金屬鏈體可以安裝光電開關(guān)。在一定時(shí)間（須事先測算好正常時(shí)間）通過接近開關(guān)，為正常運(yùn)行。在一定時(shí)間未通過或快速通過，認(rèn)為是故障發(fā)生，啟動(dòng)保護(hù)。加緊裝置引入“切入 / 切出”連鎖，有報(bào)警時(shí)加緊裝置啟動(dòng)。如有特殊情況可以“切出”連鎖，設(shè)備可以運(yùn)行。四、 沼氣存儲(chǔ)系統(tǒng)1、一路粗沼氣經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)（LCFJ）加壓，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。儲(chǔ)氣罐有壓力

8、檢測裝置。風(fēng)機(jī)后有流量檢測裝置。綜合控制羅茨風(fēng)機(jī)(帶配套自控設(shè)備 )。2、另一路粗沼氣將進(jìn)入提純壓縮工藝。根據(jù)提純壓縮工藝采集信號(hào)，控制引風(fēng)機(jī)（ YFJ01）啟停。3、提純壓縮出的甲烷， 用于汽車運(yùn)輸。 增壓機(jī)可由壓力或流量信號(hào)控制或采用手動(dòng)控制。豐潤工程前期項(xiàng)目，涉及到需要控制的電機(jī)設(shè)備共24 臺(tái)。（附設(shè)備表）每臺(tái)電機(jī)需要輸入點(diǎn)4 個(gè)（開關(guān)量輸入點(diǎn)：手 / 自、啟 / 停、熱繼、過流），輸出點(diǎn) 1 個(gè)（開關(guān)量輸出：啟動(dòng)/ 停止）。另有斗式提升機(jī)、大小刮板機(jī)的斷鏈保護(hù)點(diǎn)需要 10 點(diǎn)（開關(guān)量輸入）。壓力、流量、溫度等檢測信號(hào)需要具體測算，預(yù)計(jì) 16 點(diǎn)（模擬量輸入）。設(shè)備鈴音報(bào)警和廠區(qū)甲烷檢測

9、 20 點(diǎn)（開關(guān)量輸出點(diǎn)）。系統(tǒng)還需至少 10% 20%的備用點(diǎn)?？偨Y(jié)需要開關(guān)量輸入點(diǎn) 124-160 個(gè)；開關(guān)量輸出點(diǎn) 36-45 個(gè)；模擬量輸入點(diǎn)約 12 個(gè)。溫度檢測點(diǎn)約 16 個(gè)。系統(tǒng)涉及到變頻電機(jī)控制（京誠提供變頻器及控制），變頻控制模式分：電流控制、線控、電位計(jì)控制。因不知道變頻器型號(hào)和采用種控制法。暫未加入模擬量模塊。PLC 布置圖如下：與之相配套的設(shè)備還應(yīng)有：PLC 控制柜 1 臺(tái)、工控機(jī) 2 臺(tái)、監(jiān)控軟件2套、編程軟件一套、操作臺(tái)1 個(gè)、 UPS不間斷電源、打印機(jī)、 24 伏電源、隔離變壓器、電鈴等。（附所需設(shè)備清單）以上自控設(shè)預(yù)算備未包括：甲烷泄露檢測儀（單獨(dú)儀表件或成套設(shè)

10、備）、現(xiàn)場防爆操作箱（具體數(shù)量？） 、低壓供電柜 (進(jìn)線柜 )、低壓配電柜（按部布置計(jì)算價(jià)格）和所需的線纜等設(shè)備。需進(jìn)行電氣設(shè)計(jì)案，再行預(yù)算。附電機(jī)設(shè)備和自控設(shè)備清單：電機(jī)名稱電機(jī)型號(hào)數(shù)量額定功率（千瓦）設(shè)備號(hào)粉碎電機(jī)9ZP-8.0311.75FS01/02/03運(yùn)料皮帶電17.5YBC 01未知機(jī)物料初混電WLS450x500029.7JB01TJ01機(jī)斗提機(jī)電機(jī)TBM500x20.6122DTJ01大刮板電機(jī)MX800x43.2230GBC01小刮板電機(jī)MX400x23.6427.5GBC02雙軸攪拌電SJ-1035.5SZJB 2-1/2-2/2-3機(jī)螺旋進(jìn)料電WLS320x300034

11、LXTJ 2-1/2-2/2-3機(jī)噴淋泵電機(jī)250QJ80-60/3122PLSB01污水泵電機(jī)NL50-1233WSB01/02/03羅茨風(fēng)機(jī)電YB2-225S-4137LCFJ機(jī)引風(fēng)機(jī)電機(jī)SFJ6-41YFJ01稱量皮帶電ICS-17A13YBC02機(jī)合計(jì)24名稱型號(hào)描述數(shù)量單價(jià)合計(jì)CPUBMXP342020CPU340-20 Ethernet 串口156785678開關(guān)量輸入模離散量 DC 輸入模塊， 64 通道 ,BMXDDI6402k319195757塊24 Vdc, 漏型 (正邏輯 )開關(guān)量輸出模64 通道 , 晶體管 , 24 VdcBMXDDO6402k122982298塊0.

12、1 Amp, 源型邏輯 , 通道診斷一頭 FCN 連接頭，另外一端 2 20開關(guān)量連接線BMXFCW50383682944根帶有顏色的飛線電源模塊BMXCPS350036W ， 100-240V AC 輸入120732073通訊模塊BMX NOE 0100以太網(wǎng)通訊模塊146984698機(jī)架BMXXBP120012 槽機(jī)架，電源不占槽位1308308模擬量輸入BMXAMI0410模擬量輸入模塊 4 通道313734119溫度模塊BMXART0814溫度輸入， 8 通道2288557701 FTB端子塊，帶有顏色編碼的屏蔽飛模擬量連接線BMXFTW501S34631389線電纜1 FCN 連接器

13、，20 根帶有顏色編碼的溫度模塊連線BMXFCW501S2255510飛線電纜編程電纜BMXXCAUSBH018USB grounded cable 1M81558558編程軟件UNITY PRO SUNITY PRO S125002500監(jiān)控軟件IFIX3.5工控機(jī)畫面監(jiān)控212002400plc 控制柜2200x800x600配 50 個(gè)繼電器，接線端子 400180008000儀表盤2200x800x600牌面開 部配線 接線端子 300140004000操作臺(tái)1400x1100x800放置兩臺(tái)電腦120002000工控機(jī)研華 IPC-610H工業(yè)用主機(jī)240008000顯示器NEC N1901X19寸屏212002400配電器THP-2000S一入兩出，帶 24V 供電101101100隔離器HD21 型一入兩出101501