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基于物联网的生物质锅炉控制系统设计

更新时间：2019-12-18 05:57:04 大小：687K 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：物联网 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

针对农作物秸秆浪费与环境污染问题,设计了基于物联网的生物质锅炉控制系统,实现秸秆充分利用,降低环境污染.采用可编程逻辑控制器(PLC)对生物质燃烧过程进行有效控制,实现燃料投入精准化、自动化.测试结果表明,系统能够根据外界的环境自动对温度进行调控,设定好标准值和报警值之后,不再需要人工操作,系统完成自动控制过程,使温度始终控制在适宜的范围内,提高了生物质燃料的利用率,降低环境污染,具有较高的实用价值和应用前景.

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ofAnhui

安徽农业科学，Joumal

A酗．sci．2017，45(23)：196—198

基于物联网的生物质锅炉控制系统设计

周宇航，马晓君。，马佳宇，梁秋艳，王丽丽，郭欣悦

(佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯154007)

摘要针对农作物秸秆浪费与环境污染问题，设计了基于物联网的生物质锅炉控制系统，实现秸秆充分利用，降低环境污染。采用可编

程逻辑控制器(PLc)对生物质燃烧过程进行有效控制，实现燃料投入精准化、自动化。测试结果表明，系统能够根据外界的环境自动对

温度进行调控，设定好标准值和报警值之后，不再需要人工操作，系统完成自动控制过程，使温度始终控制在适宜的范围内，提高了生物

质燃料的利用率，降低环境污染，具有较高的实用价值和应用前景。

关键词物联网；生物质锅炉；可编程逻辑控制器；智能化；自动化

中图分类号s24

文献标识码A

文章编号0517～6611(2017)23一0196一03

The Biom酗s Boiler C0ntrOI

B嬲ed On Internet

System Design

Things

of Mechanical

ZHOU

et aI

Yu-hang，MA Xiao_jun+，Ⅳ【A Jia-yu

(College

Engineering，Jiamusi uniVersity，Jiamusi，Heilon西iang

154007)

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Key

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我国是一个农业大国，每年农作物秸秆产量达7亿t，糟

渣8 000万t，大部分被废弃，不仅造成巨大的资源浪费，还严

重污染了环境‘1。1。随着农产品价格持续升高，农业废弃物

生物质资源开发利用将具有明显的成本优势和资源优势。

同时，随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源

的化石燃料在迅速地减少，可再生能源需求也日益增加。生

物质是一种理想的可再生能源，它来源广泛，每年都有大量

的工业、农业及森林废弃物产出‘3。1。

能强大的新型锅炉控制物联网系统。在控制系统构建方面将

数学方法与信息研究法结合，采用数学建模与编程构建控制系

统及其相应数据库，以期得到智慧型的锅炉集成控制系统。

控制系统由Pc机互联网、温度传感器、可编程逻辑控制

器(PLc，台达16EC00，13)、监视与控制通用系统(McGs)触

摸屏、点火器、鼓风机等元器件构成，控制系统结构如图1所

示。整个设计由上位机与下位机2部分组成。上位机由Pc

机和触摸屏及手机组成，采用组态软件实现数据传输和数据

处理、远程云端互联网控制、手机远程控制。通过在系统上

设定和修改配方及报警值来实现锅炉的自动控制执行方案

所需要的不同环境，通过查询历史记录来分析室内温度变

化，通过分析各时间段的温度数据需要，检查各监测点的温

度状况，实现数据的自动记录；利用计算机实现环境参数的

监测、设定数据极限值，如果采集到的数据超出预设的范围，

系统会自动执行满足装备的下位机部件。PLc是下位机的

主要核心控制器，上位机将命令指令发送到下位机PLc中，

PLC控制各个元器件进行相应动作。根据用户需求设置了手

动、自动、定时工作的多种控制功能，使系统运行更加可靠。

2工作原理及性能分析

在我国，无论是北方地区的玉米芯、秸秆，还是南方的稻

壳、蔗渣、椰子壳等可再生资源都非常丰富，用其代替或部分

代替燃煤，能为企业带来丰厚的经济回报。另一方面，生物

质能是一种清洁可再生能源，二氧化碳排放接近于零，因此

利用生物质能对保护环境、改善生态、提高农民生活水平等

都具有重要的作用。世界化石能源的储量已经接近红线，各

国都在开发新能源，对新能源的运用必定是今后经济发展的

大趋势。同时，老式锅炉使用时需要有人实时监管，极大地

浪费了人力，也使得大规模的锅炉使用成为了极困难的事。

生物质锅炉物联网控制系统可以改变锅炉产业的国际发展

趋势，并将逐步向标准化、规模化、智能化、无人化等更为先

进的方向发展，引领锅炉产业走向一个新的发展阶段∞“。。

1研发方案

2．1硬件设计及选型该系统硬件主要由Pc机、温度传感

器模块、PLC、触摸屏、点火器、鼓风机、引风机等构成。传感

器模块实现待检测点的数据采集和转换；引风机负责排出炉

膛内产生的烟气，并使炉膛内维持一定的负压，克服尾部烟

道内的压力损失(包括除尘器)；PLc负责对采集的数据进行

处理、逻辑分析，并根据设定值控制下位机的开关。以下对

各部分展开进行介绍。上位机控制主机采用PC机，作为中

央控制核心单元，使用户在办公室电脑上的远端中央控制软

件对锅炉群远程调控，适用于精准、集中化管理的场合，主控

系统如图2所示。

在工艺构建方面，拟采用实验分析法、定量分析法、文献

研究法对锅炉控制工艺进行综合分析与构建，获得现代锅炉

控制精确调控工艺。在传感器网络构建方面，采用功能分析

法确定各类传感器类型、通讯方式、数据接口等信息，构建功

基金项目黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(1022220168733)；佳

木斯大学大学生创新创业训练计划项目。

作者简介周宇航(1994一)，男，黑龙江肇源人，本科生，专业：农业电

气化与自动化。女通讯作者，工程师，博士，从事现代制造

系统设计及自动化研究。

收稿日期2017一06—16

上位机单个锅炉装备，采用的是MCGS触摸屏，如图3

万方数据

45卷23期

197

周宇航等基于物联网的生物质锅炉控制系统设计

核心控制单元之所以选用台达PLc(16EC00B)，是因为PLc

是一种结合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的工业

智能控制设备，能实现对工业开关量信号的逻辑控制和上位

机等智能设备通信的功能，与传统的继电器控制相比，具有

操作简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优

点，可大幅度提高系统的可靠性和工作效率。

图l控制系统结构

Control

structure

system

Fig．1

图3触摸屏自动控制界面

Automa6c∞ntmI interfh∞of the t伽Idl scr嘲

Fig．3

采用PLc可较好地解决工业级复杂的问题，及各执行机

构难以协同、通信困难等一系列技术难题，所以该项目的系

统控制核心器件选用PLC。选择台达PLC，主要考虑DVP系

列PLC有以下特点：CPu处理速度快，程序容量大；编程及

监控功能强大，维修简单；抗干扰能力强，价格低廉，性价比

高；指令系统丰富。

图2控制系统

Contml

Fig．2

syst哪

2．2电路设计农业生物质锅炉物联网控制系统主要是由

引风机和鼓风机控制锅炉内温度的变化。系统电路如图4

所示，其中电路左边为主回路，主回路的电压是220 V，断路

器QFl控制系统的主电路供电和系统整体的供电。主回路

所示，可以实现对监测区域内的各种环境信息、工艺流程画

面、工作日志以及开关状态等进行实时查看；对装备的温度

标准值以及报警值参数进行设置；以及手动和定时控制风机

的状态，使系统的自动化程度有了很大的提高。

进料电机引风电机鼓风电机循环泵

图4系统电路

circllit

Fig．4 System

万方数据

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