智能控制在厨余垃圾回收过程的应用

智能控制在厨余垃圾回收过程的应用

姜磊过俊豪王金建王祖华

（浙江工业职业技术学院绍兴312000）

摘要：本论文是对智能控制系统应用在厨余垃圾回收过程的方案设计，由此提出了以PLC为现场控制器的厨余垃圾回收处理系统。该系统对厨余垃圾的过滤、分拣、打碎、发酵的功能方面进行智能化操作和实时监控，是对目前对于厨余垃圾回收再利用方面提出的可行性方案。

关键词：厨余垃圾；回收；PLC

1.前言

在厨余垃圾中含有大量的可循环利用的成分，所以此次我们决定利用可编程序控制器（PLC）结合现实生活中垃圾分类的方法来实现厨余的回收利用。我们通过模型的模拟演示和数据处理，总结出台达PLC控制系统在厨余垃圾回收的应用对于工业4.0的环保发展、城市厨余垃圾的处理以及城市的环境，厨余垃圾肥料化资源充分利用等有着重要的意义。

2.厨余垃圾回收系统发展现状

目前厨余垃圾的主要处理技术主要有三种：1、直接排放2、填埋3、高温好氧堆肥处理厨余垃圾。我国目前还没有建立健全的厨余垃圾处理管理体系,缺乏相应的管理政策和适宜的处理技术,最普遍的处理方式是混在普通垃圾中,直接混合填埋处置或者直接运到农场喂猪。由于没有专门的统一法律法规可供遵循,一些城市制定了自己的处置政策。如上海物价局曾出台厨余垃圾的收费政策,规定厨余垃圾产生者可自行处置,也可委托处置,在目前厨余垃圾处置市场化动作起步阶段,对委托收运、处置费暂实行最高限价,收运和处置企业可自行下浮。

而随着科技的进步，电子技术、计算机技术、通讯技术不断地向各种领域渗透，当今的厨余垃圾回收系统已经向智能型的方向转变。餐厨垃圾处理从业领域以投资运营、工程技术和设备制造为主。目前我国的餐厨垃圾处理行业日处理能力在100吨/日以上的企业数量不足50家，其中山东十方环保能源股份有限公司、北京嘉博文生物科技有限公司、北京市环保卫生工程集团仍旧占据行业的优势地位。我国餐厨垃圾处理行业尚处于起步阶段，目前国内餐厨垃圾无害化处理率仅为10%，潜在市场空间很大。本论文是对智能控制系统应用在厨余垃圾回收过程的方案设计，由此提出了以PLC为现场控制器的厨余垃圾回收处理系统。该系统对厨余垃圾的过滤、分拣、打碎、发酵的功能方面进行智能化操作和实时监控，是对目前对于我国厨余垃圾回收再利用方面提出的可行性方案。

3.厨余垃圾回收控制系统设计

3.1厨余垃圾回收系统工艺流程

(1)固液分离:在厨余垃圾压缩中转站进行。

(2)废料:送厨余垃圾处理厂或有机肥厂处理，其资源化气站处理，其资源化产品为沼气、沼渣和沼液。

(3)废液:送城市污水处理厂处理，其资源化产品为菌肥、菌制剂。送郊区蔬菜基地沼气站处理，其资源化产品为沼气和沼液产品为半腐熟菌料、生物有机肥送郊区蔬菜基地沼。

(4)半腐熟菌料用途:替代秸秆还田腐熟、作为腐解菌剂用于秸秆腐解及其沼气发酵，作为腐熟菌剂用于粪便、秸秆堆肥，作为培养基料用于食用菌栽培，作为饲料用于蚯蚓养殖。

(5)菌肥:主要菌种为乳酸菌，主要肥分为氨基酸、乳酸铵、乳酸钾等。

(6)菌制剂:类似于EM菌，既可以农用，也可以用于生物除臭和污水、污泥的强化生物处理。

(7)辅料:可以是废木屑、树枝落叶或秸秆，主要用于调整含水率和C/N。

(8)还田腐熟:一般在夏收、秋收季节，用半腐熟菌料替代秸秆还田，且效果更好。而替换下来的秸秆可以用作半腐熟菌料生产，且可由半腐熟菌料送货车带回厨余垃圾处理厂或有机肥厂。

(9)中转压缩站:最好设在市区污水处理厂或粪便处理厂内。

(10)厨余垃圾处理厂:最好设在现有垃圾填埋场或有机肥厂内。

3.2设计方案

(1)PLC通过模拟量输入模块，采集变频器的输出频率及输出电压，经PLC处理计算后得到电机的功率，并通过EASYLINK和以太网显示各监控画面中。

(2)在触摸屏监控话面中，我们可以通过变频器条形图可以了解到通过变频器所运转的情况，以及机械手的动作方位。

(3)在触摸屏的控制画面中，我们可以通过低速、中速、高速、正转以及反转按钮对电机进行控制，这样的目的是便于设备的充分对厨余的粉碎。机械手进行厨余大小分类的控制与调节，以及机械手的定位，复位等。

(4)在电脑端中，显示机械手的动作情况，区分厨余；可以对打碎电机和发酵池域进行数据采集、监控，以及发生故障时的报警，以及简单的对厨余控制系统的启动停止操作等。

图1智能控制系统基本框架图

3.3PLC的模块选型

本次设计选用台达PLCDVP-EH3为主站，台达PLCDVP-SE为从站.DVP-EH3是台达DVP-E系列PLC的最高级主机，与其他产品相比，台达DVP-EH3系列PLC具备优异的运动控制功能、完整的程序保护功能、优异的运算能力、简易的连网功能以及全新的高速特殊扩充模块等特性，使其更加适用于复杂的高速高精控制应用，能够充分满足各行各业的应用需求，目前已广泛应用于高速三轴伺服焊接机、高速裁板机、棒材送料机和生产线分散监控系统。

3.4系统的软件与程序设计

本课题采用的编台达编程软件WPLSoft，具体的操作方法如下：

(1)打开软件，在菜单栏中“文件--新建”，会弹出“机种设置”的窗口，在“程序标题”中输入名称，在机种里选择你需要的机种，在通信设置中可以选择传输方式。本文选择的是ES2，USB。点击“确定”，就回到主窗口中，开始编写梯形图程序。

(2)可以在工具栏中找到相应的输入、输出的符号，点击就可以添加到程序窗口中，也可以双击蓝色方块，就可以以指令模式输入程序。

(3)编写完一个简单的程序后，依次点击菜单栏中的“编译--梯形图=>指令”，软件就会自动编译程序，并在没有错误编译成功的情况下，在主窗口的最下方给出提示。同样如果程序有错误，软件也会提示编译失败，并给出错误的位置。

(4)编译完成后，依次点击菜单中的“通信--PC<=>PLC”，确定后将程序下载到PLC中，就可以进行调试。

4.结论

通过对餐厨垃圾处理技术的分析,智能化厨余垃圾回收方案不仅解决了浪费的问题,而且实现了回收利用,促进资源的良性循环。因此针对已经设计出餐厨垃圾堆肥处理设备,系统采用台达DVP－EH3PLC进行系统控制,提高稳定性;采用变频器,实现电机的软启动和节能；采用触摸屏作为输入面板,让操作更人性化、可视化,实现了厨余垃圾智能化监控及控制。

基金项目

2016年度绍兴市大学生科技创新项目