目前我國的沼氣工程已經形成了較大的規模，但是其中也存在很大的問題，日常管理沒有有效的服務機制，阻礙了沼氣工程的發展，沼氣工程智能化系統需要不斷的完善，下面文章就是重點介紹沼氣智能化生產控制系統，幫助沼氣工程持久健康的發展下去，將APP通訊與用戶端相聯系，提升太陽能加熱保溫效率，產生出更高效的沼氣。

　　關鍵詞：FX系列PLC,沼氣工程智能化,觸摸屏,APP通訊

　　1引言

　　經過多年的建設和發展，我國沼氣已經成為現代循環農業的核心和紐帶，形成了北方“四位一體”、南方“豬-沼-果”和西北“五配套”等經典循環農業模式。目前中小型沼氣工程基本都因地制宜建設在農村，由于投資等問題，大多采用對沼氣池簡單放大的辦法來完成建設任務，對沼氣工程系統缺乏整體精確設計，沒有配套“原料清雜調質、系統保溫增溫、發酵傳質攪拌、沼氣凈化貯存、沼肥貯存利用”等必不可少的設施和裝置。

　　同時農村通過燃燒來處理秸稈，浪費了資源，因為其中含有豐富的有機質，是沼氣發酵的寶貴資源。而且在我國水葫蘆已經成為了一種災害性植物,干擾了水生生態系統平衡，但水葫蘆并不是毫無作用，可以將其作為沼氣發酵原料。由于沼氣發酵是專業性很強的生物工程，其快速高效啟動和日常管理等都制約和影響著系統的正常運行，對于原料碳氮比、發酵液PH值、肥水比之間的配比都需要進行控制。針對上述問題，本文設計的沼氣工程智能控制系統可以實現不同原料的有效預處理，強回流攪拌，太陽能增溫的中常溫連續發酵等要求。

　　2智能控制系統整體方案

　　2.1智能控制系統設計原理

　　沼氣工程包括原料的收集和預處理，沼氣發酵裝置的啟動和日常運行管理，以及發酵殘渣的處理。基于上述環節，利用PLC控制電機對秸稈和水葫蘆等進行有效粉碎，通過對各傳感器進行數據采集，由FX3U系列ADDA模塊進行數據傳遞實現實時監控，便于控制原料配比進行發酵。再通過無動力自流進料到調節池中，實現對原料PH值和濃度的控制。在發酵罐環節采用的是液攪拌方式避免結殼和分層。

　　為了實現全年持續產氣用氣，還設計了太陽能增溫系統，利用太陽能熱水器吸收熱量提高水溫，通過水循環為系統主要環節供熱，有助于冬季沼氣池的防凍結等。同時使用螺旋出料機構和固液分離機構實現連續進出料，避免大進大出等問題，保證一定的池容產氣率、TS產氣率等。

　　2.2智能控制系統各模塊

　　2.2.1原料的收集和預處理

　　為保證沼氣池啟動和發酵有充足而穩定的發酵原料，使池內發酵原料不結殼，易進易出，達到管理方便，產氣率高的目的，需要認真選擇好發酵啟動的第一池原料。因此本系統的進料選擇有兩種模式：初啟動模式和連續進料模式。通過APP從用戶端收集每月沼氣訂購總量，沼氣站根據相關數據儲備一定量的原料。比如動物糞便可從養殖場收購，各種秸稈可從農戶手中收購。沼氣工程的長效運行不能依賴于政府的長期補助，因此可研究制定優惠政策，對使用APP購買沼氣時可提供原料的用戶，給予優惠，實現低價收購原料。系統會對各種秸稈和水葫蘆等進行預處理，包括粉碎、打漿和堆漚。

　　本系統模擬濕式發酵，由于實際工業過程中，優化的肥水比是，接種物：原料干物質含量﹕水﹕產氣量=1﹕2﹕5﹕1，本系統發酵罐總體積為45000cm3，則至少需要10000cm3接種物，可估算得到產氣量約占5000cm3。當預處理箱溫度恒定，進料間原料無動力自流進入調節池，進行PH的調控。

　　2.2.2太陽能增溫系統

　　溫度變化對沼氣產氣量的影響顯著,溫度波動往對產氣量造成嚴重的影響,甚至于停止產氣。冬季氣候條件下維持發酵罐內料液溫度在25℃～38℃左右，即可保證裝置發酵正常。

　　2.2.3沼氣發酵裝置的設計

　　由于本系統屬于連續發酵，發酵罐中排出的原料量可以和重新連續進料量相等，避免了大規模的換料帶來的問題。

　　2.2.4沼氣處理及應用

　　發酵罐生產的沼氣可用于糧食貯藏，供電等。但需要在出口處設計凈化的相關結構，比如水封罐和儲水罐。當罐內壓力過高時，通過水封排出一定的壓力防止超壓。當罐內壓力過低時可通過水封通入一定的空氣防止罐超負壓損壞。

　　3智能控制系統的實現

　　3.1數據的交互

　　本系統通過TCP協議、MC協議等實現APP和PLC的通信，通過PC端或APP端直接向PLC發送報文，借此寫入或讀出軟元件的值。適合操作人員在車間進行使用，通過Eclipse進行編譯。在FX3u-48M上安裝485模塊，通過485模塊連接FX3u-ENET-ADP以太網模塊，設置好參數后，與PLC相連，至此所有通訊的準備步驟便完成了。

　　4小結

　　本沼氣工程智能控制系統的重點在于利用三菱公司的PLC等設備實現有效利用秸稈和水葫蘆等植物，既能減少資源消耗與浪費，又能產生清潔能源。對于過程的實時監控，通過APP實現與用戶端的聯系，更加保證了沼氣產氣率，優化了過程參數，便于日常管理，體現了智能化的控制過程。

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　　推薦期刊：中國沼氣農業論文投稿

　　《中國沼氣》雜志(2007年改為雙月刊)創刊于1983年，由農業部主管，中國沼氣學會和農業部成都沼氣科學研究所主辦，是我國唯一國內外公開發行的專業性沼氣技術刊物。