沼气脱硫过程控制系统的设计与实现

【摘要】：沼气作为可再生清洁能源,在污染问题日益凸显的情况下逐步被社会重视。由于沼气中通常含有硫化氢,燃烧之后易生成二氧化硫等有害物质,因此在使用沼气之前必须将其中的硫化氢除去。因为硫化氢具有强烈的毒性,对人体能造成伤害,所以应实现脱硫系统自动化,减少人工操作步骤。本论文课题来源于某自动化工程公司的沼气项目,设计研发一套沼气脱硫自动控制系统,实现脱硫自动控制、运行状态显示、风机变频调速、故障监控报警等功能,在提高自动化水平的前提下,保证脱硫效率,确保脱硫系统能够安全稳定运行。首先,了解了沼气脱硫的意义,根据沼气脱硫工艺流程,分析工艺操作过程,给出一个脱硫控制系统的设计方案。介绍了沼气脱硫控制系统的相关设备,包括触摸屏、模拟量输入输出模块、变频器等。其次,对脱硫控制系统进行了软件设计,完成了S7-200PLC的控制系统梯形图设计。受组分浓度大小不同的影响,风机开度也需要随之进行调整,从而保证输送的空气能够充分反应掉,提高脱硫液的再生效率。本系统依据实时检测到的组分浓度,利用PID控制器计算出相应的空气进量,并通过变频器对风机进行调整。在设计脱硫液补液、排液以及循环泵启停的时候,不同的操作须对应不同的启停时间。然后,设计触摸屏监控界面,利用MCGS组态软件完成脱硫控制系统监控界面设计,在组态环境下,建立新工程,构造实时数据库、主控窗口和设备窗口等,实现对系统运行的实时在线监控,对出现的状况进行及时报警。最后,在现场对系统硬件进行组装,着重检查了可能出现的问题,对控制系统进行调试。调试证明,系统能够稳定运行,实现高效脱硫。 【关键词】：沼气脱硫 PLC 组态监控 PID控制
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X701.3;TP273
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的背景和意义11-14
• 1.2 可编程控制系统的发展趋势14-15
• 1.2.1 PLC简介14
• 1.2.2 PLC发展历史14-15
• 1.3 论文内容与工作15-17
• 第二章 沼气脱硫控制系统方案设计17-27
• 2.1 沼气脱硫工艺概述17-18
• 2.2 沼气脱硫系统结构18-20
• 2.2.1 进气部分18-19
• 2.2.2 硫化氢吸收部分19
• 2.2.3 补液部分19
• 2.2.4 排液部分19-20
• 2.2.5 沼气检测部分20
• 2.3 可编程控制器介绍20-24
• 2.3.1 PLC组成20-21
• 2.3.2 PLC工作原理21-22
• 2.3.3 PLC型号选择22-23
• 2.3.4 模拟量输入模块23
• 2.3.5 模拟量输出模块23-24
• 2.4 其他硬件介绍24-25
• 2.4.1 触摸屏24
• 2.4.2 变频器24
• 2.4.3 流量计24-25
• 2.4.4 硫化氢浓度检测仪25
• 2.5 本章小结25-27
• 第三章 沼气脱硫控制系统的硬件和软件设计27-53
• 3.1 电气部分设计27-31
• 3.1.1 主电路28-29
• 3.1.2 控制电路29-31
• 3.2 控制系统的程序设计31-52
• 3.2.1 编程软件简介34-35
• 3.2.2 系统初始化程序35
• 3.2.3 模拟量采集程序35-37
• 3.2.4 变频器控制风机程序37-48
• 3.2.5 补液运行程序48-50
• 3.2.6 排液运行程序50-51
• 3.2.7 循环泵控制程序51-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 组态界面设计53-61
• 4.1 MCGS简介53-54
• 4.2 PLC与触摸屏的连接54-55
• 4.3 用户窗口设计55-58
• 4.4 设备窗口组态58-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 系统调试与分析61-65
• 5.1 系统调试61-63
• 5.1.1 沼气、空气进气部分调试61
• 5.1.2 脱硫塔净化部分调试61
• 5.1.3 脱硫液供应部分调试61-62
• 5.1.4 排液部分调试62
• 5.1.5 循环部分调试62-63
• 5.2 测试结果63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65
• 6.2 展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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