沼气生产自控方案

1 10 沼气生产项目自控设计方案沼气生产项目自控设计方案 一 一 设计范围设计范围 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 二 设计标准和规定设计标准和规定 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 三 自动化设备选型自动化设备选型 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 2 10 口 用于编程或人机界面通讯 CPU 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 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 四 工艺流程工艺流程 3 10 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 4 10 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 5 10 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 6 10 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 7 10 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 8 10 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 9 10 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WLS450 x500029 7JB01 TJ01 斗提机电机TBM500 x20 6122DTJ01 大刮板电机MX800 x43 2230GBC01 小刮板电机MX400 x23 6427 5GBC02 双轴搅拌电机SJ 1035 5SZJB 2 1 2 2 2 3 螺旋进料电机WLS320 x300034LXTJ 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 BMXDDO6402k 64 通道 晶体管 24 Vdc 0 1 Amp 源型逻辑 通道诊断 122982298 10 10 开关量连接线BMXFCW503 一头 FCN 连接头 另外一端 2 20 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BMXFTW501S 1 FTB 端子块 带有颜色编码的屏蔽 飞线电缆 34631389 温度模块连线BMXFCW501S 1 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212002400 plc 控制柜2200 x800 x600内配 50 个继电器 接线端子 400180008000 仪表盘2200 x800 x600牌面开孔 内部配线 接线端子 300140004000 操作台1400 x1100 x800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