基于PLC的沼气发酵监控与数据采集系统设计

【摘要】：随着能源紧张和环境污染问题的日益突出,缓解能源供需矛盾和有效控制环境污染是全球面临的两大难题。因此,寻求未来新能源刻不容缓。沼气是生物质经过转化再利用而形成的一种清洁能源,可代替秸秆和紫草作燃料,不仅可以减少煤、天然气等不可再生能源的消耗,还有助于减少SO2、SO2等毒害气体的排放。沼气发酵技术用于处理畜禽粪便、农作物秸秆、餐厨垃圾、有机废水、生活污水等生物质废弃物,是我国当前大力发展的重点可再生能源项目之一。因此,合理利用生物废弃物资源,发展沼气产业是缓解我国能源供需矛盾、减少环境污染的有效途径,对我国实现可持续发展具有重要的现实意义。 本课题研究以热带废弃物制沼气为载体,在分析影响沼气生产过程主要因素的基础上,选择沼气发酵过程中的温度、压力、流量、PH值及主要气体成份(CH4, H2S, CO2)为监控对象,根据相关传感器、变送器、PLC、触摸屏及计算机等硬件特性,结合工业组态软件力控Forcecontrol6.1设计具有友好人机界面的沼气发酵自动监控系统,来实现小型沼气用户对发酵过程参数的实时在线记录与监控。 本系统可实现本地及远程监控,自动/手动双模式化控制,有效降低人工操作劳动强度,保证工艺参数实时监控记录,使发酵过程始终处于可控的最佳工作状态,同时也可为沼气生产与研究人员分析发酵工艺提供实时或历史运行数据,进一步改进工艺,提高效率。 【关键词】：沼气工程 力控组态软件 PLC 监控系统
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 沼气发酵监控与数据采集系统的研究现状9-12
• 1.2.1 检测系统和传感器技术9-10
• 1.2.2 控制设备10-11
• 1.2.3 沼气发酵监控界面组态11-12
• 1.3 沼气发酵及工艺条件简介12-14
• 1.3.1 沼气发酵原理12-13
• 1.3.2 沼气厌氧发酵影响因素13
• 1.3.3 沼气工程规模分类13-14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 第2章 监控系统的总体方案15-20
• 2.1 系统设计概述15
• 2.2 系统设计原则15-16
• 2.3 系统设计与开发步骤16-18
• 2.4 系统设计目标18
• 2.5 系统方案介绍18-19
• 2.6 本章小结19-20
• 第3章 监控系统的硬件设计及选型20-25
• 3.1 传感器的选型20-21
• 3.2 下位机主控制器选型21-24
• 3.2.1 I/O点数的确定21
• 3.2.2 PLC的选型21-24
• 3.3 模拟量输入模块的选型24
• 3.4 本章小结24-25
• 第4章 监控软件系统的设计与实现25-42
• 4.1 下位机控制程序开发25-27
• 4.1.1 西门子PLC控制程序编写25-27
• 4.1.2 PLC符号表27
• 4.2 PLC通讯介绍27-30
• 4.2.1 PLC与上位机PC硬件连接29-30
• 4.2.2 PLC与上位机PC连接参数设置30
• 4.3 系统监控界面开发30-38
• 4.3.1 定义外设I/O连接31-33
• 4.3.2 组建实时数据库33-34
• 4.3.3 人机界面的设计34-38
• 4.4 力控WEB发布38-40
• 4.4.1 力控的Web发布配置方式38-39
• 4.4.2 发布内容39
• 4.4.3 配置启动Web服务器39-40
• 4.4.4 浏览web发布站点40
• 4.5 本章小结40-42
• 第5章 系统的调试与运行42-47
• 5.1 硬件调试42
• 5.2 PLC程序调试42-44
• 5.2.1 PLC程序调试内容42-43
• 5.2.2 程序调试类型43-44
• 5.3 力控组态的调试44-46
• 5.4 本章小结46-47
• 第6章 结论与展望47-48
• 6.1 结论47
• 6.2 展望47-48
• 参考文献48-52
• 附录52-59
• 致谢59

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