和利时LK系列PLC在沼气发电厂中的应用

沼气发电中采用以和利时公司LK系列可编程控制器（PLC）为主的自动化控制系统，冗余热备CPU配置，大大提高了沼气发电运行过程的稳定性、可靠性和安全性，同时使系统维护更加方便快捷。

沼气燃烧发电是随着沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术，它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如：酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等）经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80%左右，大大高于一般 30~40% 的发电效率，用户的经济效益显著。

沼气发电中采用以和利时公司LK系列可编程控制器（PLC）为主的自动化控制系统，冗余热备CPU配置，大大提高了沼气发电运行过程的稳定性、可靠性和安全性，同时使系统维护更加方便快捷，该系统已在北京某沼气发电项目应用，至今运行情况良好，得到了用户的好评。

1、工艺流程介绍

垃圾填埋沼气发电系统分为收集系统、抽气系统、净化系统、发电系统四大部分。

图1 沼气发电工艺流程图

收集系统由井管、井头、管网及冷凝水收集器等组成。

抽气系统采用罗茨鼓风机真空抽气将填埋气以负压状态由集气井中抽出。其抽气量可由阀门加以调控，抽气压力由罗茨鼓风机调节，以获得稳定的产气量。

净化系统包括冷凝水分离器及尘埃过滤器等，前者主要是去除沼气中的水份，后者则主要去除沼气中粒状污染物，以避免其进入发电系统中造成发电机的磨损。初步净化后的气体引至加压风机，压力提升后进入后冷却器，经过凝聚过滤器的进一步过滤，过滤后的气体再经过两个过滤器分两路进入燃气机输出电能。

发电系统将发出的电能送至电网。

2、自动化控制系统设计

沼气发电自动化控制系统实现对沼气处理系统和沼气发电系统过程的工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监测、控制、联锁和报警以及报表打印，通过使用一系列通讯链，完成整个工艺流程所必需的数据采集、数据通讯、顺序控制、时间控制、回路调节及上位监视和管理等功能。

图2 自动化控制系统示意图

整个系统由1个中央控制室、2个现场PLC控制站（设于沼气处理系统、沼气发电系统）组成。现场PLC控制站，由LK系列可编程序控制器（PLC）系统及检测仪表组成，对沼气发电各过程进行分散控制；再由中央控制室上位机实行集中监控管理。中央控制室上位机与PLC控制站之间的数据通讯采用高速的、实时的工业以太网，通讯速率为100Mbps，传输介质为屏蔽双绞线。

现场的PLC控制站为双机热备冗余，PLC采集现场信号，然后通过工业以太网与控制监控计算机进行数据通信，控制方式采用“全开放全分布”方式。

控制系统分为三级管理，包括管理级（中心控制室）、控制级（PLC控制站）及现场级。

3、系统功能

·显示功能

具有多窗口的PID图、报警画面、趋势图、指导画面、控制画面、参数修改画面、故障诊断画面、动态画面等各种监视画面。

·安全功能

分别设定操作员和系统员的进入口令。在运行环境下，屏蔽Windows所有热键，从而锁定系统自由进出。系统上电后自动恢复运行状态。

·历史数据管理

对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。

·打印报表

按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。

·事件记录

事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。

·数据库接口与数据通讯

具备开放性的实时数据可接受任何任务的访问并与其交换数据。系统具备复制和分发功能，将信息分送给其它的通用数据库应用程序，同时支持SQL、ODBC或OLE DB的应用程序。所有数据可用符号代表，如：VALVE、MOTOR等，需要时可对变量的每次改变进行监视和处理。

·控制操作功能

可按组态通过鼠标指定画面上的对象进行开关或增减操作。回路响应时间不大于2秒。

控制系统采用程控、远控、就地控制相结合的方式，对于电动门、气动门、泵、风机等控制对象除了在控制室进行远方控制外，保留就地操作手段。

对于程序控制系统具有自动、半自动、步操、键操及就地手操五种操作方式。在手动方式下，操作员启停电动机、开关阀门及其它设备时，LCD画面提供操作指导。

现场设备故障，影响程控前进时，在满足相关约束下，运行人员干预可进行跳步操作。

设备处于就地操作方式时，上位机操作无效。

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