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垃圾处理电气自动化解决方案

方案简介:

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物,由于排出量大,成分复杂多样,且具有污染性、资源性和社会性,需要无害化、资源化、减量化和社会化处理,如不能妥善处理,就会污染环境,影响环境卫生,浪费资源,破坏生产生活安全,破坏社会和谐。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除,并进行无害化处理,最后加以合理的利用。

 

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  • 方案介绍
1.前言
垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物,由于排出量大,成分复杂多样,且具有污染性、资源性和社会性,需要无害化、资源化、减量化和社会化处理,如不能妥善处理,就会污染环境,影响环境卫生,浪费资源,破坏生产生活安全,破坏社会和谐。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除,并进行无害化处理,最后加以合理的利用。
作为一个新兴的工业处理过程,各种垃圾处理也势必需要应用的工业控制技术,实现处理过程的自动化、智能化。提高运行稳定性和及时性,并且实现提高能源利用率,降低能耗目的。
2.自动化控制系统构成
图1:控制系统网络结构图
按照工厂生产要求,垃圾处理厂的整个PLC控制系统将被分为上位监控站、PLC控制柜、MCC柜(电机控制中心)、现场控制柜/箱三部分组成。监控站主要起到人机配置监控作用,在监视屏幕上显示的生产工艺流程图,启动和停止控制装置,选择自动/手动操作状态,PLC自动控制启动和停止,或直接对现场设备手动操作的控制命令,并保存运行过程中产生的数据生成运营数据趋势曲线,显示警报信号。监测站配备一个UPS电源,确保系统在紧急断电时能够有足够的停电运行能力。PLC控制柜的作用是现场的开关和模拟信号的采集和控制,其中CPU、电源和相应的I/O模块均由PLC控制器控制,它可以很容易地扩展操作和系统维护, MCC柜主要用来放置空气开关,交流接触器和其他低压电器。现场控制柜以及PLC通过MCC控制现场设备。现场控制柜/箱可现场手动操作,可直接驱动MCC柜,一般状况下不使用,在装配和调试或PLC出了问题时,可以做应急之用。
3.工艺流程图及系统实现功能
垃圾处理的步骤主要可以分为如:分拣、加热、蒸煮压榨、固态分离、离心分离、烘干等多个加工程序。整个过程分在预处理车间、油脂车间、生物蛋白饲料车间、污水处理车间以及废气处理等几大部分进行。
图2:工艺流程图
垃圾由专门的垃圾收集转运车收集后,首先进入分拣预处理,在这个过程中首先用专门的容器滤去里面的液态水分,然后通过用快速的机械分拣系统,以去除塑料,玻璃等杂物,剩下的就大部分是垃圾中的可回收利用部分——大量的有机物,使用温控技术确保加热到适当的温度,使大多数的结合水分子变成自由水,提高脱水效果。然后进入挤压机进行固液分离,使物料水分控制在适当数字。分离出的液态在水平离心机中分离出蛋白泥,然后通过絮凝分离蛋白泥浆和油脂。所述蛋白质泥和蛋白泥浆将成为固态循环利用系统的原料,油脂通过脱水、过滤输入罐中;分理出的固体,蛋白质泥和泥浆干燥后,冷却制成的复合蛋白饲料。
整个系统中废水将集中收集到污水处理车间中集中处置,并且在全部车间中产生的废气也将集中进行处理,来消除生产过程中可能产生的气味。
在对处理工艺进行深入了解的基础上,我们把PLC控制系统设置在不同控制区域。而PLC控制柜主要用于采集各部分运行参数数据和对各电气环节的直接控制。各车间仪表和执行单元的状态经过数字量输入到PLC中,然后将各设备的开关量信号输入到PLC的CPU中,经过输出模块来输出信号控制设备的启停,同时满足设备工作时的连锁保护要求。PLC经过模拟量输入模块采集温度、压力信号,将传感器或变送器的输出的4-20Ma/0-24v信号输入CPU中,然后经过模拟量输出模块来控制反应器的蒸汽阀门来实现对温度的PID调节,通过数字量输出控制蒸汽往复泵来实现脱水锅压力PID调节。同时PLC将控制状态上传至上位机监控站,实时显示在人机界面中。
人机界面HMI(Human Machine Interface)以其过程可视化,操作员可方便的加以控制等特点而得到广泛地应用。工业HMI一般与PLC、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备连接,利用显示屏显示,通过输入单元(如触摸屏、键盘、鼠标等)写入工作参数或输入操作命令,实现人与机器的信息交互,它包括硬件和软件两部分。HMI的主要功能有:数据的输入于显示;系统或设备的操作状态的实时信息显示;报警处理及打印;数据归档和报表系统。此外新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。在控制系统中,在台式工控PC机中运行监控画面,通过定义变量与现场数据相连接,实现工艺流程的实时监控功能,并具有数据记录保存显示功能和系统报警显示功能。设计的工艺流程监控界面包括监控主界面、预处理车间分界面、油脂车间分界面、生物蛋白饲料车间分界面、污水废气处理分界面。同时为了确保监控系统的安全性,实施等级管理,保证只有一定权限的工作人员才能登录系统进行相应操作。
整个系统的硬件设备包括:上位机监控站、打印机、PLC控制器、I/O模块、UPS电源;MCC里的空气开关、接触器、热继电器、隔离开关、熔断器等;现场控制柜/箱的开关、按钮、指示灯等;现场设备的电动调节阀、温度传感器、压力变送器、真空表等。
软件包括:上位机的操作系统采用微软公司的Windows XP;采用西门子公司的STEP7-Micro/WIN对PLC进行软件编程、硬件模拟以及问题诊断;采用北京亚控公司的组态软件设计界面,根据垃圾处理特点,可以提供多样的工艺流程画面显示、报警信息管理功能和数据表格生成等功能。

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