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垃圾處理電氣自動化解決方案

方案簡介:

垃圾是人類日常生活和生產中產生的固體廢棄物,由于排出量大,成分復雜多樣,且具有污染性、資源性和社會性,需要無害化、資源化、減量化和社會化處理,如不能妥善處理,就會污染環境,影響環境衛生,浪費資源,破壞生產生活安全,破壞社會和諧。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除,并進行無害化處理,最后加以合理的利用。

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  • 方案介紹
1.前言
垃圾是人類日常生活和生產中產生的固體廢棄物,由于排出量大,成分復雜多樣,且具有污染性、資源性和社會性,需要無害化、資源化、減量化和社會化處理,如不能妥善處理,就會污染環境,影響環境衛生,浪費資源,破壞生產生活安全,破壞社會和諧。垃圾處理就是要把垃圾迅速清除,并進行無害化處理,最后加以合理的利用。
作為一個新興的工業處理過程,各種垃圾處理也勢必需要應用的工業控制技術,實現處理過程的自動化、智能化。提高運行穩定性和及時性,并且實現提高能源利用率,降低能耗目的。
2.自動化控制系統構成
圖1:控制系統網絡結構圖
按照工廠生產要求,垃圾處理廠的整個PLC控制系統將被分為上位監控站、PLC控制柜、MCC柜(電機控制中心)、現場控制柜/箱三部分組成。監控站主要起到人機配置監控作用,在監視屏幕上顯示的生產工藝流程圖,啟動和停止控制裝置,選擇自動/手動操作狀態,PLC自動控制啟動和停止,或直接對現場設備手動操作的控制命令,并保存運行過程中產生的數據生成運營數據趨勢曲線,顯示警報信號。監測站配備一個UPS電源,確保系統在緊急斷電時能夠有足夠的停電運行能力。PLC控制柜的作用是現場的開關和模擬信號的采集和控制,其中CPU、電源和相應的I/O模塊均由PLC控制器控制,它可以很容易地擴展操作和系統維護, MCC柜主要用來放置空氣開關,交流接觸器和其他低壓電器。現場控制柜以及PLC通過MCC控制現場設備。現場控制柜/箱可現場手動操作,可直接驅動MCC柜,一般狀況下不使用,在裝配和調試或PLC出了問題時,可以做應急之用。
3.工藝流程圖及系統實現功能
垃圾處理的步驟主要可以分為如:分揀、加熱、蒸煮壓榨、固態分離、離心分離、烘干等多個加工程序。整個過程分在預處理車間、油脂車間、生物蛋白飼料車間、污水處理車間以及廢氣處理等幾大部分進行。
圖2:工藝流程圖
垃圾由專門的垃圾收集轉運車收集后,首先進入分揀預處理,在這個過程中首先用專門的容器濾去里面的液態水分,然后通過用快速的機械分揀系統,以去除塑料,玻璃等雜物,剩下的就大部分是垃圾中的可回收利用部分——大量的有機物,使用溫控技術確保加熱到適當的溫度,使大多數的結合水分子變成自由水,提高脫水效果。然后進入擠壓機進行固液分離,使物料水分控制在適當數字。分離出的液態在水平離心機中分離出蛋白泥,然后通過絮凝分離蛋白泥漿和油脂。所述蛋白質泥和蛋白泥漿將成為固態循環利用系統的原料,油脂通過脫水、過濾輸入罐中;分理出的固體,蛋白質泥和泥漿干燥后,冷卻制成的復合蛋白飼料。
整個系統中廢水將集中收集到污水處理車間中集中處置,并且在全部車間中產生的廢氣也將集中進行處理,來消除生產過程中可能產生的氣味。
在對處理工藝進行深入了解的基礎上,我們把PLC控制系統設置在不同控制區域。而PLC控制柜主要用于采集各部分運行參數數據和對各電氣環節的直接控制。各車間儀表和執行單元的狀態經過數字量輸入到PLC中,然后將各設備的開關量信號輸入到PLC的CPU中,經過輸出模塊來輸出信號控制設備的啟停,同時滿足設備工作時的連鎖保護要求。PLC經過模擬量輸入模塊采集溫度、壓力信號,將傳感器或變送器的輸出的4-20Ma/0-24v信號輸入CPU中,然后經過模擬量輸出模塊來控制反應器的蒸汽閥門來實現對溫度的PID調節,通過數字量輸出控制蒸汽往復泵來實現脫水鍋壓力PID調節。同時PLC將控制狀態上傳至上位機監控站,實時顯示在人機界面中。
人機界面HMI(Human Machine Interface)以其過程可視化,操作員可方便的加以控制等特點而得到廣泛地應用。工業HMI一般與PLC、變頻器、直流調速器、儀表等工業控制設備連接,利用顯示屏顯示,通過輸入單元(如觸摸屏、鍵盤、鼠標等)寫入工作參數或輸入操作命令,實現人與機器的信息交互,它包括硬件和軟件兩部分。HMI的主要功能有:數據的輸入于顯示;系統或設備的操作狀態的實時信息顯示;報警處理及打印;數據歸檔和報表系統。此外新一代工業人機界面還具有簡單的編程、對輸入的數據進行處理、數據登錄及配方等智能化控制功能。在控制系統中,在臺式工控PC機中運行監控畫面,通過定義變量與現場數據相連接,實現工藝流程的實時監控功能,并具有數據記錄保存顯示功能和系統報警顯示功能。設計的工藝流程監控界面包括監控主界面、預處理車間分界面、油脂車間分界面、生物蛋白飼料車間分界面、污水廢氣處理分界面。同時為了確保監控系統的安全性,實施等級管理,保證只有一定權限的工作人員才能登錄系統進行相應操作。
整個系統的硬件設備包括:上位機監控站、打印機、PLC控制器、I/O模塊、UPS電源;MCC里的空氣開關、接觸器、熱繼電器、隔離開關、熔斷器等;現場控制柜/箱的開關、按鈕、指示燈等;現場設備的電動調節閥、溫度傳感器、壓力變送器、真空表等。
軟件包括:上位機的操作系統采用微軟公司的Windows XP;采用西門子公司的STEP7-Micro/WIN對PLC進行軟件編程、硬件模擬以及問題診斷;采用北京亞控公司的組態軟件設計界面,根據垃圾處理特點,可以提供多樣的工藝流程畫面顯示、報警信息管理功能和數據表格生成等功能。
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