CN202543214U - 一种沼气发酵罐的温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供了一种沼气发酵罐的温度控制系统，包括：可编程逻辑控制器PLC控制子系统、温度调节单元、温度传感器和变送器，温度传感器分别和沼气发酵罐及变送器相连，用于测量所述沼气发酵罐内的温度模拟量；变送器还和所述PLC控制子系统相连，用于将温度模拟量转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号；PLC控制子系统用于根据设定温度和直流电流信号或直流电压信号来发送温度调节信号给所述温度调节单元，温度调节单元和温度传感器相连，用于根据温度调节信号调节沼气发酵罐内的温度。

Description

一种沼气发酵罐的温度控制系统
技术领域
本实用新型涉及沼气发酵控制领域，尤其是涉及一种沼气发酵罐的温度控制系统。
背景技术
目前，沼气工程建设在我国农村正在逐步展开，兴办沼气工程不但可以解决农村能源问题，而且有利于改善农村卫生条件，有利于保护生态环境，因此沼气工程建设技术就极为重要。其中，发酵温度作为沼气生产中主要的被控参数之一，其温度控制就显得更为重要。
沼气发酵以发酵温度来分可以包括：高温发酵、中温发酵和常温发酵。
高温发酵是指发酵温度在50～60℃之间的沼气发酵。该工艺的特点是：微生物特别活跃，有机物分解消化快，产气率高(一般在2米3/米3料液·天以上)，滞留期短。
中温发酵是指发酵温度在30～35℃之间的沼气发酵。该工艺的特点是：沼气微生物较活跃，有机物消化速度较快，产气率较高(一般在1米3/米3料液·天以上)。
常温发酵是指在自然温度下进行的沼气发酵。其发酵温度不受人为控制，基本上是随气温变化而不断变化。该工艺的优点是：沼气池结构简单，造价低廉，运行管理方便，在我国农村普遍采用这种发酵工艺。
因此，为了根据需要让沼气发酵温度处在一个合适的范围内，需要对发酵温度进行严格的控制。
发明内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种沼气发酵罐的温度控制系统。
本实用新型实施例提供了一种沼气发酵罐的温度控制系统，包括：可编程逻辑控制器PLC控制子系统、温度调节单元、温度传感器和变送器，所述温度传感器分别和所述沼气发酵罐及所述变送器相连，用于测量所述沼气发酵罐内的温度模拟量；所述变送器还和所述PLC控制子系统相连，用于将所述温度模拟量转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号；所述PLC控制子系统用于根据设定温度和所述直流电流信号或直流电压信号来发送温度调节信号给所述温度调节单元，所述温度调节单元和所述温度传感器相连，用于根据所述温度调节信号调节所述沼气发酵罐内的温度。
优选的，本实用新型实施例中PLC控制子系统包括：第一模数转换器、减法器、控制器和第二模数转换器，所述第一模数转换器分别和所述变送器及所述减法器相连，所述控制器分别和所述减法器及所述第二模数转换器相连，所述第一模数转换器用于将所述变送器发送的直流电流信号或直流电压信号转换为数字信号；所述减法器用于计算设定温度和所述数字信号所代表温度之间的差值；所述控制器用于根据比例-积分-微分PID控制算法对差值进行运算，输出一运算结果；所述第二模数数转换器用于将所述运算结果转换为直流电流信号或直流电压信号以控制所述温度调节单元来调节所述沼气发酵罐的温度。
优选的，本实用新型实施例中温度调节单元为热水循环温度闭环控制系统中的电动调节阀，通过调节所述电动调节阀的开度来控制加热中热水的流量。
优选的，本实用新型实施例中PLC控制子系统还包括一温度显示单元，所述温度显示单元和所述变送器或所述第一模数转换器的输出端相连，用于实时显示所述沼气发酵罐的温度。
优选的，本实用新型实施例还包括一预警单元，所述预警单元和所述PLC控制子系统相连，用于根据PLC控制子系统内温度显示单元所显示的温度进行报警。
优选的，本实用新型实施例还包括一无线收发器，所述无线收发器和所述预警单元相连，用于通过无线网络进行短信报警。
通过本实用新型实施例可以实现对沼气发酵罐内温度的精确自动化调整。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种沼气发酵罐的温度控制系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种沼气发酵罐的温度控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示为本实用新型实施例提供的一种沼气发酵罐的温度控制系统结构示意图，该系统包括：PLC控制子系统110、温度调节单元120、温度传感器130、变送器140和沼气发酵罐150，其中温度传感器130分别和沼气发酵罐150及变送器140相连，PLC控制子系统110分别和变送器140及温度调节单元120相连，而温度调节单元120又和沼气发酵罐150相连，从而PLC控制子系统110、温度调节单元120、沼气发酵罐150、温度传感器130和变送器140之间形成一封闭的温度调节环，可以实现沼气发酵罐温度模拟量的闭环调节。
温度传感器130用于测量沼气发酵罐150内的温度模拟量，并将该温度模拟量发送给变送器140，该模拟温度量是一个连续变化的模拟量。
变送器140会将上述温度传感器130检测到的温度模拟量转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号，然后将该直流电流信号或直流电压信号发送给PLC控制子系统110。
PLC控制子系统110用于根据设定温度和变送器140发送的直流电流信号或直流电压信号来发送温度调节信号给温度调节单元120。具体来说，PLC控制子系统110内部可以运用PID算法来对温度进行控制，根据PID算法的结果来输出相应的温度调节信号给温度调节单元120。
温度调节单元120可以根据该温度调节信号对沼气发酵罐150内的温度进行相应的调节。
作为本实用新型的一个实施例，温度调节单元120比如可以为热水循环温度闭环控制系统中的电动调节阀，其可以根据该温度调节信号来控制自身的开启程度，从而控制热水的流量，进而达到控制沼气发酵罐150内温度的目的。
如图2所示为本实用新型实施例提供的另一种沼气发酵罐的温度控制系统结构示意图，该系统包括：PLC控制子系统210、温度调节单元220、温度传感器230、变送器240和沼气发酵罐250，其中PLC控制子系统210又包括第一模数转换器211、减法器212、控制器213和第二模数转换器214。
变送器240分别和温度传感器230及第一模数转换器211相连，减法器212分别和第一模数转换器211和控制器213相连，第二模数数转换器214分别和控制器213及温度调节单元220相连，且由于温度传感器230是检测沼气发酵罐250的温度，且温度调节单元220是用于调节沼气发酵罐250的温度的，因此上述各个单元可以构成一个闭环调节过程。
温度传感器230测得沼气发酵罐250内的温度信息c(t)，c(t)是一个连续变化的模拟量，由于PLC的CPU只能处理数字量，因此，温度传感器230所测得的c(t)会通过变送器240转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号pv(t)，比如如4～20mA，1～5V，0～10V，等。然后由第一模数转换器211在收到上述pv(t)后，将其转换为数字量pv(n)，并输入给减法器212。
减法器212用于计算出用户输入的设定温度s p(n)和pv(n)的差值ev(n)，ev(n)＝sp(n)-pv(n)，并将该差值输出给控制器213，控制器213用于根据比例-积分-微分(PID)控制算法对差值进行运算，输出一运算结果mv(n)给第二模数转换器214，第二模数转换器214将该输出结果转换为直流电流信号或直流电压信号mv(t)并传送给温度调节单元220。温度调节单元220比如可以为热水循环温度闭环控制系统中的电动调节阀，其可以根据该直流电流信号或直流电压信号来控制自身的开启程度，从而控制热水的流量，进而达到控制沼气发酵罐250内温度的目的。
作为本实用新型的一个实施例，本实用新型实施例还可以在变送器240或者第一模数转换器211的输出端连接一温度显示单元260，从而可以实时显示沼气发酵罐内的温度。另外，本实用新型实施例中的还可以包括一预警单元270，该预警单元270和温度显示单元260相连，用于当温度达到一定阈值时进行预警。
作为本实用新型的一个实施例，本实用新型实施例还可以包括一无线收发器280，该无线收发器280和预警单元270相连，用于通过无线网络进行短信报警，比如通过GSM、CDMA或者3G网络等。
作为本实用新型的一个实施例，本实用新型实施例还具有一监控中心，用于为本系统设定所需的温度、监控沼气发酵过程中的温度变化，以及处理报警信息，显示各种监控信息等。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-0nly Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种沼气发酵罐的温度控制系统，其特征在于，包括：可编程逻辑控制器PLC控制子系统、温度调节单元、温度传感器和变送器，所述温度传感器分别和所述沼气发酵罐及所述变送器相连，用于测量所述沼气发酵罐内的温度模拟量；所述变送器还和所述PLC控制子系统相连，用于将所述温度模拟量转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号；所述PLC控制子系统用于根据设定温度和所述直流电流信号或直流电压信号来发送温度调节信号给所述温度调节单元，所述温度调节单元和所述温度传感器相连，用于根据所述温度调节信号调节所述沼气发酵罐内的温度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述PLC控制子系统包括：第一模数转换器、减法器、控制器和第二模数转换器，所述第一模数转换器分别和所述变送器及所述减法器相连，所述控制器分别和所述减法器及所述第二模数转换器相连，所述第一模数转换器用于将所述变送器发送的直流电流信号或直流电压信号转换为数字信号；所述减法器用于计算设定温度和所述数字信号所代表温度之间的差值；所述控制器用于根据比例-积分-微分PID控制算法对差值进行运算，输出一运算结果；所述第二模数数转换器用于将所述运算结果转换为直流电流信号或直流电压信号以控制所述温度调节单元来调节所述沼气发酵罐的温度。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述温度调节单元为热水循环温度闭环控制系统中的电动调节阀，通过调节所述电动调节阀的开度来控制加热中热水的流量。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述PLC控制子系统还包括一温度显示单元，所述温度显示单元和所述变送器或所述第一模数转换器的输出端相连，用于实时显示所述沼气发酵罐的温度。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括一预警单元，所述预警单元和所述PLC控制子系统相连，用于根据PLC控制子系统内温度显示单元所显示的温度进行报警。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括一无线收发器，所述无线收发器和所述预警单元相连，用于通过无线网络进行短信报警。
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