一種沼氣發酵罐的溫度控制系統的製作方法
2023-11-11 02:01:07 2
專利名稱：一種沼氣發酵罐的溫度控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及沼氣發酵控制領域，尤其是涉及一種沼氣發酵罐的溫度控制系統。
背景技術：
目前，沼氣工程建設在我國農村正在逐步展開，興辦沼氣工程不但可以解決農村能源問題，而且有利於改善農村衛生條件，有利於保護生態環境，因此沼氣工程建設技術就 極為重要。其中，發酵溫度作為沼氣生產中主要的被控參數之一，其溫度控制就顯得更為重要。沼氣發酵以發酵溫度來分可以包括高溫發酵、中溫發酵和常溫發酵。高溫發酵是指發酵溫度在50 60°C之間的沼氣發酵。該工藝的特點是微生物特別活躍，有機物分解消化快，產氣率高(一般在2米3/米3料液 天以上)，滯留期短。中溫發酵是指發酵溫度在30 35°C之間的沼氣發酵。該工藝的特點是沼氣微生物較活躍，有機物消化速度較快，產氣率較高(一般在I米3/米3料液 天以上)。常溫發酵是指在自然溫度下進行的沼氣發酵。其發酵溫度不受人為控制，基本上是隨氣溫變化而不斷變化。該工藝的優點是沼氣池結構簡單，造價低廉，運行管理方便，在我國農村普遍採用這種發酵工藝。因此，為了根據需要讓沼氣發酵溫度處在一個合適的範圍內，需要對發酵溫度進行嚴格的控制。
發明內容本實用新型實施例的目的在於提供一種沼氣發酵罐的溫度控制系統。本實用新型實施例提供了一種沼氣發酵罐的溫度控制系統，包括可編程邏輯控制器PLC控制子系統、溫度調節單元、溫度傳感器和變送器，所述溫度傳感器分別和所述沼氣發酵罐及所述變送器相連，用於測量所述沼氣發酵罐內的溫度模擬量；所述變送器還和所述PLC控制子系統相連，用於將所述溫度模擬量轉換為標準量程的直流電流信號或直流電壓信號；所述PLC控制子系統用於根據設定溫度和所述直流電流信號或直流電壓信號來發送溫度調節信號給所述溫度調節單元，所述溫度調節單元和所述溫度傳感器相連，用於根據所述溫度調節信號調節所述沼氣發酵罐內的溫度。優選的，本實用新型實施例中PLC控制子系統包括第一模數轉換器、減法器、控制器和第二模數轉換器，所述第一模數轉換器分別和所述變送器及所述減法器相連，所述控制器分別和所述減法器及所述第二模數轉換器相連，所述第一模數轉換器用於將所述變送器發送的直流電流信號或直流電壓信號轉換為數位訊號；所述減法器用於計算設定溫度和所述數位訊號所代表溫度之間的差值；所述控制器用於根據比例-積分-微分PID控制算法對差值進行運算，輸出一運算結果；所述第二模數數轉換器用於將所述運算結果轉換為直流電流信號或直流電壓信號以控制所述溫度調節單元來調節所述沼氣發酵罐的溫度。[0011]優選的，本實用新型實施例中溫度調節單元為熱水循環溫度閉環控制系統中的電動調節閥，通過調節所述電動調節閥的開度來控制加熱中熱水的流量。優選的，本實用新型實施例中PLC控制子系統還包括一溫度顯示單元，所述溫度顯示單元和所述變送器或所述第一模數轉換器的輸出端相連，用於實時顯示所述沼氣發酵罐的溫度。優選的，本實用新型實施例還包括一預警單元，所述預警單元和所述PLC控制子系統相連，用於根據PLC控制子系統內溫度顯示單元所顯示的溫度進行報警。優選的，本實用新型實施例還包括一無線收發器，所述無線收發器和所述預警單元相連，用於通過無線網絡進行簡訊報警。通過本實用新型實施例可以實現對沼氣發酵罐內溫度的精確自動化調整。
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實用新型實施例提供的一種沼氣發酵罐的溫度控制系統結構示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的另一種沼氣發酵罐的溫度控制系統結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。如圖I所示為本實用新型實施例提供的一種沼氣發酵罐的溫度控制系統結構示意圖，該系統包括=PLC控制子系統110、溫度調節單元120、溫度傳感器130、變送器140和沼氣發酵罐150，其中溫度傳感器130分別和沼氣發酵罐150及變送器140相連，PLC控制子系統110分別和變送器140及溫度調節單元120相連，而溫度調節單元120又和沼氣發酵罐150相連，從而PLC控制子系統110、溫度調節單元120、沼氣發酵罐150、溫度傳感器130和變送器140之間形成一封閉的溫度調節環，可以實現沼氣發酵罐溫度模擬量的閉環調節。溫度傳感器130用於測量沼氣發酵罐150內的溫度模擬量，並將該溫度模擬量發送給變送器140，該模擬溫度量是一個連續變化的模擬量。變送器140會將上述溫度傳感器130檢測到的溫度模擬量轉換為標準量程的直流電流信號或直流電壓信號，然後將該直流電流信號或直流電壓信號發送給PLC控制子系統110。PLC控制子系統110用於根據設定溫度和變送器140發送的直流電流信號或直流電壓信號來發送溫度調節信號給溫度調節單元120。具體來說，PLC控制子系統110內部可以運用PID算法來對溫度進行控制，根據PID算法的結果來輸出相應的溫度調節信號給溫度調節單元120。溫度調節單元120可以根據該溫度調節信號對沼氣發酵罐150內的溫度進行相應的調節。作為本實用新型的一個實施例，溫度調節單元120比如可以為熱水循環溫度閉環控制系統中的電動調節閥，其可以根據該溫度調節信號來控制自身的開啟程度，從而控制熱水的流量，進而達到控制沼氣發酵罐150內溫度的目的。如圖2所示為本實用新型實施例提供的另一種沼氣發酵罐的溫度控制系統結構示意圖，該系統包括PLC控制子系統210、溫度調節單元220、溫度傳感器230、變送器240和沼氣發酵罐250，其中PLC控制子系統210又包括第一模數轉換器211、減法器212、控制器213和第二模數轉換器214。變送器240分別和溫度傳感器230及第一模數轉換器211相連，減法器212分別 和第一模數轉換器211和控制器213相連，第二模數數轉換器214分別和控制器213及溫度調節單元220相連，且由於溫度傳感器230是檢測沼氣發酵罐250的溫度，且溫度調節單元220是用於調節沼氣發酵罐250的溫度的，因此上述各個單元可以構成一個閉環調節過程。溫度傳感器230測得沼氣發酵罐250內的溫度信息c (t)，c (t)是一個連續變化的模擬量，由於PLC的CPU只能處理數字量，因此，溫度傳感器230所測得的c (t)會通過變送器240轉換為標準量程的直流電流信號或直流電壓信號pv(t)，比如如4 20mA，I 5V，0 10V，等。然後由第一模數轉換器211在收到上述pv(t)後，將其轉換為數字量pv(n)，並輸入給減法器212。減法器212用於計算出用戶輸入的設定溫度s p(n)和pv(n)的差值ev (n), ev (n)=sp(n)-pv(n)，並將該差值輸出給控制器213，控制器213用於根據比例-積分-微分(PID)控制算法對差值進行運算，輸出一運算結果mv(n)給第二模數轉換器214，第二模數轉換器214將該輸出結果轉換為直流電流信號或直流電壓信號mv(t)並傳送給溫度調節單元220。溫度調節單元220比如可以為熱水循環溫度閉環控制系統中的電動調節閥，其可以根據該直流電流信號或直流電壓信號來控制自身的開啟程度，從而控制熱水的流量，進而達到控制沼氣發酵罐250內溫度的目的。作為本實用新型的一個實施例，本實用新型實施例還可以在變送器240或者第一模數轉換器211的輸出端連接一溫度顯示單元260，從而可以實時顯示沼氣發酵罐內的溫度。另外，本實用新型實施例中的還可以包括一預警單元270，該預警單元270和溫度顯示單元260相連，用於當溫度達到一定閾值時進行預警。作為本實用新型的一個實施例，本實用新型實施例還可以包括一無線收發器280，該無線收發器280和預警單元270相連，用於通過無線網絡進行簡訊報警，比如通過GSM、CDMA或者3G網絡等。作為本實用新型的一個實施例，本實用新型實施例還具有一監控中心，用於為本系統設定所需的溫度、監控沼氣發酵過程中的溫度變化，以及處理報警信息，顯示各種監控
信息等。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一般計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(Random AccessMemory, RAM)等。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限定本 實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種沼氣發酵罐的溫度控制系統，其特徵在於，包括可編程邏輯控制器PLC控制子系統、溫度調節單元、溫度傳感器和變送器，所述溫度傳感器分別和所述沼氣發酵罐及所述變送器相連，用於測量所述沼氣發酵罐內的溫度模擬量；所述變送器還和所述PLC控制子系統相連，用於將所述溫度模擬量轉換為標準量程的直流電流信號或直流電壓信號；所述PLC控制子系統用於根據設定溫度和所述直流電流信號或直流電壓信號來發送溫度調節信號給所述溫度調節單元，所述溫度調節單元和所述溫度傳感器相連，用於根據所述溫度調節信號調節所述沼氣發酵罐內的溫度。
2.如權利要求I所述的系統，其特徵在於，所述PLC控制子系統包括第一模數轉換器、減法器、控制器和第二模數轉換器，所述第一模數轉換器分別和所述變送器及所述減法器相連，所述控制器分別和所述減法器及所述第二模數轉換器相連，所述第一模數轉換器用於將所述變送器發送的直流電流信號或直流電壓信號轉換為數位訊號；所述減法器用於計算設定溫度和所述數位訊號所代表溫度之間的差值；所述控制器用於根據比例-積分-微分PID控制算法對差值進行運算，輸出一運算結果；所述第二模數數轉換器用於將所述運算結果轉換為直流電流信號或直流電壓信號以控制所述溫度調節單元來調節所述沼氣發酵罐的溫度。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述溫度調節單元為熱水循環溫度閉環控制系統中的電動調節閥，通過調節所述電動調節閥的開度來控制加熱中熱水的流量。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述PLC控制子系統還包括一溫度顯示單元，所述溫度顯示單元和所述變送器或所述第一模數轉換器的輸出端相連，用於實時顯示所述沼氣發酵罐的溫度。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，還包括一預警單元，所述預警單元和所述PLC控制子系統相連，用於根據PLC控制子系統內溫度顯示單元所顯示的溫度進行報警。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，還包括一無線收發器，所述無線收發器和所述預警單元相連，用於通過無線網絡進行簡訊報警。
專利摘要本實用新型實施例提供了一種沼氣發酵罐的溫度控制系統，包括可編程邏輯控制器PLC控制子系統、溫度調節單元、溫度傳感器和變送器，溫度傳感器分別和沼氣發酵罐及變送器相連，用於測量所述沼氣發酵罐內的溫度模擬量；變送器還和所述PLC控制子系統相連，用於將溫度模擬量轉換為標準量程的直流電流信號或直流電壓信號；PLC控制子系統用於根據設定溫度和直流電流信號或直流電壓信號來發送溫度調節信號給所述溫度調節單元，溫度調節單元和溫度傳感器相連，用於根據溫度調節信號調節沼氣發酵罐內的溫度。
文檔編號C12M1/107GK202543214SQ201220098109
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者張治中 申請人:北京願景宏能源環保科技發展有限公司