基于PLC和组态软件的厌氧发酵控制系统研究
发布时间：2021-10-16 04:44
近年来，我国沼气工程建设成效显著，但控制水平不高，多采用人工手动控制，导致发酵过程不稳定，产气率不高。解决的方法是建立以先进控制方法与工业自动化装置为主体的计算机监测控制系统。目前，PLC作为一种通用的工业自动化设备，以其强大的功能被广泛应用于工业自动化控制各领域。工业组态软件为过程控制的实时数据处理与管理提供了软件平台。因此利用PLC和组态软件构建沼气工程自动控制系统将会极大提高厌氧发酵工艺自动控制水平，提高沼气工程厌氧发酵效果。本研究以沼气发酵系统为研究对象，在总结已有厌氧发酵控制技术及其研究现状的基础上，详细分析了两相厌氧发酵工艺，确定了系统控制参数和控制任务，利用模糊控制理论设计了厌氧发酵温度模糊控制器并进行了MATLAB仿真。设计了基于PLC和组态软件的厌氧发酵工艺自动控制系统。厌氧发酵工艺自动控制系统为两级监控系统，上位机采用研祥工控机并选用力控组态软件作为系统开发平台，开发了厌氧发酵工艺自动控制系统人机交互界面；下位机采用西门子S7-300系列PLC，配置了PS307（10A）电源模块、CPU313C-2DP、SM321/SM322DI/DO、SM331/SM332AI/...
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1两相厌氧发酵工艺流程图
硬件设计自动控制系统硬件设计包括：工艺参数检测系统设计和集的信号转化为电压信号，传感器输出的电压信号经过仪表将采集的信号传送给 PLC 的输入端，按照用户程序和数字信号共同实现对泵和电磁阀等执行机构的控制，P 等参数的调控。系统框图如图 3-1 所示。
图 3-2 PLC 用户程序扫描工作流程图Fig.3-2 The flow chart of PLC user program scanning.3 PLC 的选型理选择 PLC 是满足控制系统功能，提高控制系统性价比的重要保障。PLC 的：机型的选择、电源模块、I/O 模块等的选择。应根据被控对象特点和控制任工业生产中，PLC 通常可分为整体式和模块式两种机型。整体式 PLC 属于低端控制要求不高、点数较少的控制系统中；模块式 PLC 属中、高端机型，适用杂、点数较多且控制功能要求较高的系统中，例如具有闭环控制、模糊控制运统[28]。据厌氧发酵工艺控制要求（3.1 节中介绍），本系统需要对发酵罐内物料液位、、氧化还原电位等发酵状态参数进行采集、处理与控制；通过逻辑控制对所有厌备进行顺序控制，包括设备启动、停止等大量开关量的控制。通过对厌氧发酵自动控制任务进行分析，在系统设计中选用 SIEMENS S7-300 系列 PLC。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈大中型沼气工程建设发展现状[J]. 王晓君. 农业工程技术(新能源产业). 2011(05)
[2]基于PLC和力控组态软件的沼气生产自动控制系统[J]. 谷红岩,李文哲. 农机化研究. 2011(01)
[3]有机物厌氧消化自动监测与控制技术研究进展[J]. 匡小珠,师晓爽,吴霞,袁宪正,邱艳玲. 中国沼气. 2009(01)
[4]沼气工程的自动化应用——昌平区东新城村沼气集中供气工程PLC模式[J]. 田苗,王海阔. 中国环保产业. 2008(09)
[5]沼气的工业化生产[J]. 魏东辉,李文哲. 农业工程技术(新能源产业). 2007(06)
[6]北京顺义畜禽良种场沼气工程自控系统[J]. 胡寿国. 中国沼气. 2001(04)
[7]厌氧消化过程控制因素及pH和Eh的影响分析[J]. 李刚,杨立中,欧阳峰. 西南交通大学学报. 2001(05)
[8]大中型沼气工程计算机监控系统[J]. 吴功平,钟毓宁,杨仲林,操尚学. 湖北工学院学报. 2000(02)
硕士论文
[1]基于模糊技术的滚筒式茶叶杀青机温度控制[D]. 林启军.中南大学 2011
[2]半连续式与序批式餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化试验研究[D]. 庞艳.西南交通大学 2011
[3]PLC在蒸汽锅炉控制系统中的应用[D]. 程明魁.中国石油大学 2011
[4]基于RS485总线的污水处理自动监控系统的研究[D]. 房传礼.郑州大学 2010
[5]邮政大厦弱电集成系统的软件实现[D]. 姜鲁滨.北京邮电大学 2010
[6]热水供暖锅炉计算机控制研究[D]. 何晓粤.内蒙古科技大学 2009
[7]发酵过程智能测控系统的研究[D]. 李硕.北京化工大学 2009
[8]基于虚拟仪器技术的微反应器控制系统设计与实现[D]. 华山.上海交通大学 2009
[9]基于虚拟仪器的沼气发酵环境监控系统的研究[D]. 顾书敏.东北农业大学 2008
[10]啤酒发酵过程微机监控技术研究[D]. 赵金宪.辽宁工程技术大学 2001
本文编号：3439173
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-1两相厌氧发酵工艺流程图
硬件设计自动控制系统硬件设计包括：工艺参数检测系统设计和集的信号转化为电压信号，传感器输出的电压信号经过仪表将采集的信号传送给 PLC 的输入端，按照用户程序和数字信号共同实现对泵和电磁阀等执行机构的控制，P 等参数的调控。系统框图如图 3-1 所示。
图 3-2 PLC 用户程序扫描工作流程图Fig.3-2 The flow chart of PLC user program scanning.3 PLC 的选型理选择 PLC 是满足控制系统功能，提高控制系统性价比的重要保障。PLC 的：机型的选择、电源模块、I/O 模块等的选择。应根据被控对象特点和控制任工业生产中，PLC 通常可分为整体式和模块式两种机型。整体式 PLC 属于低端控制要求不高、点数较少的控制系统中；模块式 PLC 属中、高端机型，适用杂、点数较多且控制功能要求较高的系统中，例如具有闭环控制、模糊控制运统[28]。据厌氧发酵工艺控制要求（3.1 节中介绍），本系统需要对发酵罐内物料液位、、氧化还原电位等发酵状态参数进行采集、处理与控制；通过逻辑控制对所有厌备进行顺序控制，包括设备启动、停止等大量开关量的控制。通过对厌氧发酵自动控制任务进行分析，在系统设计中选用 SIEMENS S7-300 系列 PLC。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈大中型沼气工程建设发展现状[J]. 王晓君. 农业工程技术(新能源产业). 2011(05)
[2]基于PLC和力控组态软件的沼气生产自动控制系统[J]. 谷红岩,李文哲. 农机化研究. 2011(01)
[3]有机物厌氧消化自动监测与控制技术研究进展[J]. 匡小珠,师晓爽,吴霞,袁宪正,邱艳玲. 中国沼气. 2009(01)
[4]沼气工程的自动化应用——昌平区东新城村沼气集中供气工程PLC模式[J]. 田苗,王海阔. 中国环保产业. 2008(09)
[5]沼气的工业化生产[J]. 魏东辉,李文哲. 农业工程技术(新能源产业). 2007(06)
[6]北京顺义畜禽良种场沼气工程自控系统[J]. 胡寿国. 中国沼气. 2001(04)
[7]厌氧消化过程控制因素及pH和Eh的影响分析[J]. 李刚,杨立中,欧阳峰. 西南交通大学学报. 2001(05)
[8]大中型沼气工程计算机监控系统[J]. 吴功平,钟毓宁,杨仲林,操尚学. 湖北工学院学报. 2000(02)
硕士论文
[1]基于模糊技术的滚筒式茶叶杀青机温度控制[D]. 林启军.中南大学 2011
[2]半连续式与序批式餐厨垃圾与猪粪混合厌氧消化试验研究[D]. 庞艳.西南交通大学 2011
[3]PLC在蒸汽锅炉控制系统中的应用[D]. 程明魁.中国石油大学 2011
[4]基于RS485总线的污水处理自动监控系统的研究[D]. 房传礼.郑州大学 2010
[5]邮政大厦弱电集成系统的软件实现[D]. 姜鲁滨.北京邮电大学 2010
[6]热水供暖锅炉计算机控制研究[D]. 何晓粤.内蒙古科技大学 2009
[7]发酵过程智能测控系统的研究[D]. 李硕.北京化工大学 2009
[8]基于虚拟仪器技术的微反应器控制系统设计与实现[D]. 华山.上海交通大学 2009
[9]基于虚拟仪器的沼气发酵环境监控系统的研究[D]. 顾书敏.东北农业大学 2008
[10]啤酒发酵过程微机监控技术研究[D]. 赵金宪.辽宁工程技术大学 2001
本文编号：3439173
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