沼气发电控制系统的设计与研究

摘要

宁夏回族自治区青铜峡市建有大型沼气发电工程，可日产1.2万立方米沼气。该沼气工程主要采用牛粪粪污作为发酵原料，经过预处理后投入发酵罐制沼，生产出的沼气净化后供给发电和周边农户使用，既做到对能源的高效利用，又减少了温室气体的排放。为实现对工艺过程的自动控制，需设计一套自动控制系统，帮助操作人员管理生产工艺过程，提高工作效率。
　　本文在详细了解沼气发电工艺的基础上，对沼气发电项目中的PLC控制系统进行设计，经实践检验，系统运行过程稳定，满足企业生产管理需求。沼气发电控制系统以西门子S7-300PLC作为主站，挂接两个ET200M从站，主、从站通信采用PROFIBUS现场总线。上位机监控系统使用MCGS软件开发完成，能够实现对工艺过程的实时监控，并设有数据记录和报警功能。通过统计工艺系统中执行器件的数量和类型确定PLC所需的I/O点数，并完成了控制系统硬件设计，又根据工艺流程和相关工艺操作设计了PLC控制程序。针对沼气发酵温度控制的特点，设计了模糊PID控制器，用于解决发酵温度控制中建模难、滞后大、惯性大等问题。通过仿真分析，所设计的模糊PID控制器具有较快的响应速度，同时没有超调，对于沼气发酵温度控制极为有利，控制品质明显提高。

目录

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摘要

第一章绪论

1．1课题研究背景

1．2课题研究现状

1．3研究目标和主要研究内容

1．4技术路线及可行性分析

第二章沼气发电系统组成及工艺流程

2．2厌氧发酵工艺

2．3沼气脱硫净化工艺

2．4沼气发电系统组成及工艺流程

2．5本章小结

第三章沼气发电控制系统的设计

3．2控制系统通讯协议

3．3控制系统组成

3．4控制系统硬件选型

3．5控制方式

3．6控制系统硬件组态

3．7控制系统电气设计

3．8本章小结

第四章沼气发酵温度控制策略

4．1沼气发酵温度控制要求与难点

4．2经典PID控制

4．3模糊PID控制

4．4模糊PID控制器设计

4．5 MATLAB仿真

4．6 PID参数整定方法

4．7 PID参数自整定的PLC实现

4．8模糊PID控制的PLC实现

4．9本章小结

第五章控制系统软件设计

5．1 PLC编程语言

5．2控制系统程序设计

5．3上位机监控系统

5．4本章小结

第六章结论与展望

参考文献

附录

致谢

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