沼气生产自控方案.docx

沼气生产项目自控设计方案一、 设计范围本设计包括沼气生产项目的原材料进场至沼气的生产，存储及使用过程中，涉及到的设备检测和控制所需要的仪表自动化控制有关的装置使用等。二、 设计标准和规定过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号。自动化仪表选型规定，其中包括温度、压力、流量、物位、过程分析仪表选型等。三、 自动化设备选型现今自控工程主要设备有西门子、施耐德、欧姆龙等厂家，其设备比较先进，质量可靠。西门子自控设备现有高（s7-400系列）、中（s7-300系列）、低（s7-200系列）三个档次。施耐德自控设备也有高（modicon quantum系列）、中（modion premium系列和modion mxxx系列）、低（modion twido系列）。关于本套系统建议选用施耐德m430系列的plc系统。施耐德m430系列适用于复杂设备和中小型项目，而相对西门子的中档设备价格要便宜20%。施耐德m430系列cpu具有卓越的运算能力，超大内存，以及独创的“即插即载”存储卡。同时内置usb口和以太网、canopen或modbus。使用统一的unity软件平台，程序可以不受限制地从一种机型移植到到另一种。模块化设计，结构紧凑，安装和扩展灵活，模块支持热插拔，超强稳定可靠性，远大于国际标准。功能强劲：4个系列高性能cpu，7k条指令/毫秒。所有cpu内置usb口，用于编程或人机界面通讯lcpu内置2个通讯口（modbus、canopen或以太网）256k数据空间，4mb程序空间，最多可处理70k条指令l丰富的计数、位置控制、回路控制等专家功能，强大的运动控制功能块mfbs，支持1024点di/o,256点ai/o。完全符合丰润沼气项目的整体需求。四、 工艺流程自控系统采用“集中监测、控制”的设计原则，结合工艺需求和自控产品选择遵循的原则，使用ifix3.5组态软件作为上位监控软件、施耐德m340系列plc作为控制系统。其控制要求为：一、 运料系统目的是将秸秆和沼液混合物，推入消化池内。整套系统分手动和自动方式。手动时，可控制单体设备启停。自动时，全套设备自动运行。两种方式均加入连锁控制，防止物料堆积、设备损坏等；另设强制手动方式。特殊情况下，可以越过连锁，强行启停设备。一般用于试车和检修时使用。 原料进入青储池前的三台粉碎机（fsxx）可以自动控制，也可现场操作箱手动控制。设备启动自控运行时为倒序启动方式，先启动螺旋推进器（tjx-x）和双螺旋搅拌器（lxjbx-x）三套设备同时启动。此时加入沼液的污水泵（wsbxx）启动，根据液位控制信号，由电磁阀控制的加液阀门（jyfm）选择性启动。根据以上设备的运行信号，启动大小刮板机（gbcx）。根据大小刮板机的运行信号，启动斗式提升机（dtj01）。根据斗提机的运行信号，启动原料螺旋推进器（tj01）和搅拌机（jb01）。根据推进器和搅拌机的运行信号，启动运料称量皮带（ybc02）。根据运料称量皮带信号，启动运料大皮带（ybc01）。至此，由青储池内开始运送原料秸秆。系统停止运行时，与启动顺序相反。每个设备进行必要的延时运行后停止，目的是运送干净设备中残存的原料。直至整套设备停止运行。二、 温控和喷淋系统 1、厌氧发酵需在特定的温度下进行，所以要保持消化池内温度的恒定。沼气发酵温度监测点相对均匀布置于池内，平均值能比较准确的反应池内温度。设计监测点分3层，检测沼气，沼液上、中位置的温度，每层等距分布3点测温点。（如图）设定标准温度来控制锅炉加热软化水的用量。还要结合热量损耗和传输距离，设定提前量。 2、 喷淋系统通过ph值检测仪(安装位置如图)，控制喷淋沼液的水泵启/停。 3、 ph值检测仪和双螺旋加入沼液需要的液位仪，都存在信号临界值时不稳定的情况，就是俗称的打点。这需要该种仪表设备的信号先引入显示仪表内，经过该仪表的小信号切除功能，可以实现稳定的信号转换。三、 报警监控系统1、 故障报警功能：水泵、皮带、螺旋等电机设备启、停故障。2、 超限报警功能：各监测点的温度、压力、液位等数据超限。例如：消化池内温度低、储气罐内压力过高等。3、 安全报警功能：设备启停时，有预先铃音提醒人员注意远离。厂区环境内甲烷检测泄露报警等4、 对于斗式提升机的断链报警和保护，设计采取电流检测和现场检测两种。并安装加紧装置，减少设备维修难度。断链发生前，一般电机电流将增大。取电流信号，在自控程序中监控，超过设定值时停机保护。查找原因，避免断链。安装链体检测装置，金属链体可以安装接近开关，非金属链体可以安装光电开关。在一定时间内（须事先测算好正常时间）通过接近开关，为正常运行。在一定时间内未通过或快速通过，认为是故障发生，启动保护。加紧装置引入“切入/切出”连锁，有报警时加紧装置启动。如有特殊情况可以“切出”连锁，设备可以运行。四、 沼气存储系统1、 一路粗沼气经罗茨风机（lcfj）加压，进入储气罐。储气罐有压力检测装置。风机后有流量检测装置。综合控制罗茨风机(带配套自控设备)。2、 另一路粗沼气将进入提纯压缩工艺。根据提纯压缩工艺采集信号，控制引风机（yfj01）启停。3、 提纯压缩出的甲烷，用于汽车运输。增压机可由压力或流量信号控制或采用手动控制。丰润工程前期项目，涉及到需要控制的电机设备共24台。（附设备表）每台电机需要输入点4个（开关量输入点：手/自、启/停、热继、过流），输出点1个（开关量输出：启动/停止）。另有斗式提升机、大小刮板机的断链保护点需要10点（开关量输入）。压力、流量、温度等检测信号需要具体测算，预计16点（模拟量输入）。设备铃音报警和厂区甲烷检测20点（开关量输出点）。系统还需至少10%20%的备用点。总结需要开关量输入点124-160个；开关量输出点36-45个；模拟量输入点约12个。温度检测点约16个。系统涉及到变频电机控制（京诚提供变频器及控制），变频控制模式分：电流控制、线控、电位计控制。因不知道变频器型号和采用何种控制方法。暂未加入模拟量模块。plc布置图如下：与之相配套的设备还应有：plc控制柜1台、工控机2台、监控软件2套、编程软件一套、操作台1个、ups不间断电源、打印机、24伏电源、隔离变压器、电铃等。（附所需设备清单）以上自控设预算备未包括：甲烷泄露检测仪（单独仪表件或成套设备）、现场防爆操作箱（具体数量？）、低压供电柜(进线柜)、低压配电柜（按内部布置计算价格）和所需的线缆等设备。需进行电气设计方案，再行预算。附电机设备和自控设备清单：电机名称电机型号数量额定功率（千瓦）设备号粉碎电机9zp-8.0311.75fs 01/02/03运料皮带电机未知17.5ybc 01物料初混电机wls450x500029.7jb01 tj01斗提机电机tbm500x20.6122dtj01大刮板电机mx800x43.2230gbc01小刮板电机mx400x23.6427.5gbc02双轴搅拌电机sj-1035.5szjb 2-1/2-2/2-3螺旋进料电机wls320x300034lxtj 2-1/2-2/2-3喷淋泵电机250qj80-60/3122plsb01污水泵电机nl50-1233wsb01/02/03罗茨风机电机yb2-225s-4137lcfj引风机电机sfj6-41yfj01称量皮带电机ics-17a13ybc02合计24名称型号描述数量单价合计cpubmxp342020cpu340-20 ethernet 串口156785678开关量输入模块bmxddi6402k离散量dc输入模块，64通道,24 vdc,漏型 (正逻辑)319195757开关量输出模块bmxddo6402k64通道, 晶体管, 24 vdc0.1 amp, 源型逻辑, 通道诊断122982298开关量连接线bmxfcw503一头fcn连接头，另外一端220根带有颜色的飞线83682944电源模块bmxcps350036w，100-240v ac输入120732073通讯模块bmx noe 0100以太网通讯模块146984698机架bmxxbp120012槽机架，电源不占槽位1308308模拟量输入bmxami0410模拟量输入模块 4通道313734119温度模块bmxart0814温度输入，8通道228855770模拟量连接线bmxftw501s1 ftb端子块，带有颜色编码的屏蔽飞线电缆34631389温度模块连线bmxfcw501s1 fcn连接器，20根带有颜色编码的飞线电缆2255510编程电缆bmxxcausbh018usb grounded cable 1m81558558编程软件unity pro sunity pro s125002500监控软件ifix3.5工控机画面监控212002400plc控制柜2200x800x600内配50个继电器，接线端子400180008000仪表盘2200x800x600牌面开孔 内部配线 接线端子300140004000操作台1400x1100x800放置两台电脑120002000工控机研华 ipc-610h工业用主机240008000显示器nec n1901x19寸 方屏212002400配电器thp-2000s一入两出，带24v供电101101100隔离器hd21型一入两出101501500温变器sbwz电阻