PLC技术在垃圾焚烧行业中的应用

PLC技术在垃圾焚烧行业中的应用

宁绍辉

中节能（郯城）环保能源有限公司  临沂市276100

摘要：垃圾焚烧是一种传统的处理垃圾的方法，近年来已在全国各地得到广泛地推广。它凭借着减量化、无害化等优势，已然成为目前垃圾处理重要的一项技术手段。由于垃圾焚烧行业的汽轮机组比火力发电要小，因此一般采用DCS控制系统，即控制分散、操作和管理集中的结构形式。而PLC因其通用性强、稳定性好、集成度高、技术成熟等优点，在垃圾焚烧生产工艺的各个分系统中得到了大量的应用。

关键词：PLC技术；垃圾焚烧；自动控制；应用

前言：18世纪60年代以来，工业的发展迅速，已然走进了以物联网和智能制造为主导的工业4.0时代。新产品、新技术层出不穷，工业发展向着智能化、信息化、高端化的方向推进。在垃圾焚烧发电逐渐普及的今天，PLC技术也得到了深入地推广和应用。PLC技术因其开放性的技术架构和强大的数据处理能力已经成为垃圾焚烧行业不可或缺的一部分。

一、PLC技术概述

PLC技术是基于计算机技术的一种工业自动控制方式。PLC带有可编程的存储器，用来执行控制语句（包括顺序控制、逻辑运算、计数、定时等），并通过对输入信号的采集和输出信号的刷新，控制各种类型的元器件以完成各种生产工艺。PLC技术主要通过输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段这三个阶段来实现控制。输入采样阶段，PLC通过扫描的方式将输入端子上的输入信号进行读取，并将其存入PLC的输入映像区中。程序执行阶段，PLC按照梯形图或STL指令从左到右、从上到下的顺序执行程序并循环扫描，将程序的运算结果被存储到PLC的输出映像区。输出刷新阶段，PLC将输出映像区中的数据传送至输出锁存器中，锁存器在当前扫描周期内将输出模块的状态进行刷新并输出。依托于可编程的软件、多样化的I/O接口硬件和强大的通讯集成方式，PLC技术在逻辑控制、运动控制、过程控制等各个工控领域得到了广泛地使用。

二、PLC技术在垃圾焚烧行业中的应用

垃圾焚烧的生产工艺主要包括垃圾接受、储存及输送系统，自动燃烧控制系统，飞灰固化系统，污水处理系统、烟气在线监测系统等。在垃圾焚烧的各个工艺中都有PLC技术的影子。

1、垃圾接受、储存及输送系统

垃圾接受、储存及输送系统作为垃圾焚烧行业特有的工艺流程，涉及到地磅、卸料门、垃圾吊车等设施、设备。PLC技术的使用，可以大幅度提高生产自动化的程度，提高工作效率。如卸料门自动控制系统：通过远程的转换开关控制就地的红绿灯用以指示使用中的卸料门，入厂车辆根据指示在对应的卸料门进行卸料工作。PLC通过门柱上的雷达传感器实时检测车辆的位置信息，并将卸料门自动打开。车辆卸料完成后PLC自动将卸料门关闭。PLC的程序中同时设计有红外防撞、电机过载、就地急停等保护功能，使设备在使用过程中更加安全。PLC技术在卸料门自动控制系统中的应用，使卸料工作的工作流程更高效，同时可满足及时关闭垃圾仓门防止臭气外溢的环保要求。

2、污水处理系统

污水处理系统也是垃圾焚烧行业不可或缺的组成部分。生活垃圾中的水分含量较高，经过垃圾仓内的滤筒或导流栅等装置汇流至渗滤液收集池后，泵送至距离相对较远的污水处理车间。与DCS相比，PLC循环扫描的工作模式和强大的自动控制能力使得它更适合在污水处理系统中使用。PLC通过监测系统中压力、温度、液位、PH、溶解氧、电导等关键参数，分别对厌氧、生化、超滤、纳滤、反渗透、污泥、沼气等分系统进行单独调节并协调运行。操作员可以通过组态界面实时掌握系统的各项参数和设备的运行状况。PLC技术所具备的历史记录、报表和报警等功能可以很好地满足生产工艺的各种需求。

3、烟气在线监测系统

生态环境部部令第10号《生活垃圾焚烧发电厂自动监测数据应用管理规定》中第三条明确指出：垃圾焚烧厂应当按照有关法律法规和标准规范安装使用自动监测设备，与生态环境主管部门的监控设备联网。目前的烟气在线监测（CEMS）一般采用数据采集子系统（DAS）。DAS支持CEMS的自动校正功能，并且能够自动生成有关监测数据及排放量统计数据的报表，同时还有历史数据存储与查询功能。烟气在线监测数据的传输的方式为：①CEMS通过烟气分析仪表对烟气数据进行采样分析并生成实时数据（该过程中的风机、电磁阀、加热器等设备都要通过PLC进行逻辑控制），同时将采集到的的数据通过Modbus通信发送至数采仪。②数采仪将接收到的烟气数据通过Modbus通信发送至DCS系统供值班员进行监视（约每分钟更新2次），并实时接收DCS系统的炉膛温度数据。③数采仪将烟气数据和炉膛温度数据通过3G/4G信号上传至生态环境主管部门。烟气在线监测系统的整个过程中，PLC作为CEMS的关键部件，在气体采样、自动校正、定时吹扫等关键环节，都扮演着极其重要的角色。

4、自动燃烧控制系统

垃圾焚烧行业的自动燃烧控制系统，主要是通过对炉膛温度、料层差压、环保指标等参数的监测和对炉排速度、一二次风量、引风量、燃油量等参数的调控，来获得高品质的蒸汽。生活垃圾的成分复杂，与传统的火力发电相比，燃料热值极其不稳定。垃圾焚烧发电的燃烧工况具有很强的滞后性，燃料在锅炉内焚烧能持续两个多小时，因此要实现自动控制需要庞大的数据处理量。PLC较DCS而言拥有更为强大的数据处理能力，DCS在临时数据存储和存储空间扩展上受到了极大地限制。PLC技术在自动燃烧控制系统中的应用，能够将风量自动控制、流量自动控制、烟气指标调控等方面逐个实现，根据累积出的燃烧模型对各项参数加以修正，最终实现综合的自动燃烧控制。PLC是一种开放的技术架构，可以实现ModbusTCP、ModbusRTU、ProfibusDP等诸多标准协议的通讯功能。PLC技术作为自动燃烧控制系统的核心，直接或间接监测各类生产主要参数并作用于主要设备。PLC强大的通讯能力、数据处理能力和数据扩展能力，使得它在单体控制和成套控制上优势尽显。

结语：通过PLC技术在垃圾焚烧行业中的应用分析，可以看出垃圾焚烧处理已经成为我国垃圾处理的主要技术手段。垃圾焚烧发电的处理方式在垃圾减量化、无害化的同时变废为宝，是人与自然和谐发展的有力支撑，是打造绿色工业的源动力。PLC技术在垃圾焚烧行业的广泛应用更是为其打开了更智能、更安全、更高效的局面。

参考文献

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