一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统的制作方法

1.本发明涉及一种控制系统，特别是一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，属于秸秆处理技术领域。


背景技术：

2.我国农村秸秆焚烧一直是农村环境污染的主要因素之一。目前，我国主要采用生物质秸秆焚烧发电厂作为处理秸秆的主要手段，但是秸秆的收集和运输存在较大困难，导致农村秸秆依然无法得到有效的处理。为有效且彻底地处理农村秸秆，移动式秸秆焚烧处理系统成为一个非常有效的手段，移动式秸秆焚烧处理系统主要由拖拉机、车板、车载设备及辅件组成。目前，现有移动式秸秆焚烧处理系统均未配置自动控制系统，使得移动式秸秆焚烧处理系统不具实用性。
3.目前国内现有的移动式秸秆焚烧处理系统主要存在以下问题：1) 车载设备需就地操控。车辆行驶作业时，驾驶人员无法对车载设备进行操控；如需对设备进行操控，必须停止作业并停车；2) 车辆行驶作业时，驾驶人员无法获取车载焚烧系统的运行参数和设备运行情况；3) 车辆行驶作业时，当车载设备发生紧急故障，驾驶人员需要到就地逐个停止设备，该过程中存在人员安全隐患和设备安全隐患；4) 对于烟气排放的环保指标和有毒有害气体没有监控手段；5) 车载系统无法自动运行，需人工干预操作才能正常运行；6) 适用于移动式秸秆焚烧系统的锅炉均自带控制系统，其系统不支持外部控制系统的接入，无法纳入plc电控系统进行统一控制，即与本系统其他设备无联锁控制，不利于系统整体控制。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，实现移动式秸秆焚烧处理系统的远程操控，并提升控制系统的实用性和可操作性。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，其特征在于：包含被控设备、plc电控系统、路由器和输入输出设备，被控设备与plc电控系统连接并接收plc电控系统的控制指令，路由器分别与plc电控系统和输入输出设备连接用于建立plc电控系统和输入输出设备之间的通信连接。
6.进一步地，所述被控设备包含成型机、给料机、给料鼓风机、鼓风机、给水泵、卸灰阀和引风机。
7.进一步地，所述被控设备的监控测点包含水箱液位检测点、除尘器进出口烟气压力检测点、除尘器进口烟气温度检测点、烟气排放粉尘量检测点、烟气排放温度检测点和一
氧化碳浓度检测点。
8.进一步地，所述plc电控系统采用西门子s7
‑
200 smart plc电控系统。
9.进一步地，所述路由器采用无线路由器，无线路由器与plc电控系统连接实现输入输出设备通过无线连接与plc电控系统进行指令和反馈的收发功能。
10.进一步地，所述输入输出设备采用智能移动终端。
11.进一步地，对于工频电机，将plc电控系统干接点指令信号并联至被控设备自带控制系统的出线端子与电机的接触器之间线路上，实现plc电控系统直接对锅炉接触器的开合进行直接控制。
12.进一步地，对于需要变频调节的电机，拆除被控设备自带的电阻调节旋钮，给被控设备的调速电机配置变频器并设计电气二次回路与plc电控系统连接由plc电控系统直接控制。
13.进一步地，所述智能移动终端的人机交互界面采用移动式秸秆焚烧处理系统的系统连接图，人机交互界面中被控设备设置相应的触控控制区域并将触控控制区域与相对应的被控设备的控制指令建立一一对应的映射关系。
14.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、本发明提供了一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，实现了移动式秸秆焚烧处理系统的远程操控，驾驶人员在拖拉机驾驶室内即可对系统进行远程无线监视和控制，显著提升了移动式秸秆焚烧处理系统的实用新和可操作性；2、本发明对烟气排放的环保指标和有毒有害气体含量进行实时监测，满足环保要求和劳动安全要求；3、本发明通过对锅炉自带控制系统的改造整合，即达成了plc电控系统对锅炉系统的直接控制，又保留了锅炉自带控制系统就地控制的功能；同时系统具有保护和紧急停设备功能能够，避免设备损坏和人生安全等隐患，对移动式秸秆焚烧处理系统进行赋能，弥补了传统系统自动化程度低的短板。
附图说明
15.图1是本发明的一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统的系统连接示意图。
16.图2是本发明的一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统的人机交互界面示意图。
具体实施方式
17.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
18.如图1所示，本发明的一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，包含被控设备1、plc电控系统2、路由器3和输入输出设备4，被控设备1通过控制电缆与plc电控系统2连
接并接收plc电控系统2的控制指令。
19.路由器3分别与plc电控系统2和输入输出设备4连接用于建立plc电控系统2和输入输出设备4之间的通信连接。plc电控系统2通过网线与无线路由器连接；输入输出设备4通过无线网络与无线路由器连接。路由器3采用无线路由器，无线路由器与plc电控系统连接实现输入输出设备通过无线连接与plc电控系统进行指令和反馈的收发功能。为确保系统控制的简便和灵活，本系统控制方式采用无线操控。
20.被控设备包含成型机、给料机、给料鼓风机、鼓风机、给水泵、卸灰阀和引风机等。被控设备的控制对象主要为电动机，其中大部分为工频电机，而移动式秸秆焚烧处理系统的风量和给料量需要控制，因此引风机和给料机需要采用变频控制。成型机和卸灰阀为普通电机，配置5个控制i/o点，包括启动指令、停止指令、运行信号、故障信号、远方就地控制信号；引风机需要变频调节，其控制i/o点在普通电机基础上，还需额外配置2个模拟量信号，分别为调频指令和电流反馈；同时为引风机配置变频器；给料机、给料机鼓风机、给水泵及鼓风机均为锅炉自带辅机，需要对锅炉自带控制系统进行改造后方可进行控制，因此每台电机配置1个控制i/o点，电机启/停指令。
21.移动式秸秆焚烧处理系统的监控测点设计主要考虑水箱液位检测、除尘器堵塞情况检测、烟气温度检测、烟气排放颗粒物含量检测。因此被控设备的监控测点包含水箱液位检测点、除尘器进出口烟气压力检测点、除尘器进口烟气温度检测点、烟气排放粉尘量检测点、烟气排放温度检测点和一氧化碳浓度检测点。
22.plc电控系统采用西门子s7
‑
200 smart plc电控系统。考虑到整个系统的i/o点位较少，且控制设备体积需尽可能小，控制器需要采用小型plc控制器对整个系统进行控制。为精简供电回路，本系统的仪表均采用二线制仪表；温度检测元件采用热电阻，由于热电阻的稳定可靠以减少维护量，从而降低驾驶运行人员的工作量。由于移动式秸秆焚烧处理系统空间限制的要求，本发明plc电控系统采用非常规设计，将plc机柜、电源配电柜、就地电控柜与变频器机柜整合成一个机柜，机柜内部采用紧凑布置，大大减少了控制机柜的数量和总体尺寸。
23.输入输出设备采用智能移动终端，如平板电脑以及智能手机。正常运行时可安装在拖拉机驾驶室，便于驾驶人员随时监测系统运行并随时进行操作。需要检修时，驾驶人员可以携带平板电脑就地对设备进行监控和操控。
24.对于工频电机，将plc电控系统干接点指令信号并联至被控设备自带控制系统的出线端子与电机的接触器之间线路上，实现plc电控系统直接对锅炉接触器的开合进行直接控制。具体实施如下：目前，适用于移动式秸秆焚烧处理系统的小型秸秆焚烧锅炉主要有两种形式：立式蒸发锅炉和卧式链条锅炉，以上两种形式的锅炉均自带控制系统和配套辅机。立式蒸发锅炉自带辅机为给水泵、给料机、给料机风机以及鼓风机；卧式链条锅炉自带辅机给水泵、一次风机、二次风机以及链条炉排调速电机。在移动式秸秆焚烧处理系统实施过程中，为实现全系统的自动运行，必须对两种形式锅炉的辅机进行直接控制。然后无论立式蒸发锅炉与卧式链条锅炉的自带辅机仅能通过锅炉自带控制系统控制，且自带控制系统不支持外部控制的接入，以上情况成为移动式秸秆焚烧处理控制系统实施的重要难题。
25.为确保移动式秸秆焚烧处理系统所有辅机均可通过plc电控系统进行集中控制，
需要对立式锅炉自带的控制系统进行改造。针对工频电机，改造方案为将plc电控系统指令信号电缆并联至立式锅炉自带系统指令信号输出端子上，实现plc电控系统控制锅炉辅机的功能。具体实施方法为：两种形式锅炉均自带控制系统包含小型控制器，控制器通过出线端子将干接点信号送至接触器，从而控制接触器的开合达到自带辅机的启停功能，因此改造的主要内容是将plc电控系统干接点指令信号并联至立式锅炉自带出线端子与接触器之间线路上（实施过程中推荐将干接点信号并联至小型控制器出线端子上），从而实现plc电控系统直接对接触器的开合进行直接控制。
26.对于需要变频调节的电机，拆除被控设备自带的电阻调节旋钮，给被控设备的调速电机配置变频器并设计电气二次回路与plc电控系统连接由plc电控系统直接控制。具体实施如下：针对需要变频调节的电机，如给料机和链条炉排调速电机，改造方案为直接取消锅炉自带的电阻调节旋钮，为给料机和链条炉排调速电机配置变频器并重新设计电气二次回路，由plc电控系统直接控制。由于锅炉系统自带的调速旋钮其实质为通过调节电阻来调节电机电流，从而控制电机转速。在实施过程中，plc电控系统无法将电阻信号转换为4
‑
20ma的标准电流信号，因此只能废除锅炉系统自带的电阻调节旋钮，通过增加变频器和重新设计电气二次回路的方式，才能实现plc对给料机和链条炉排调速电机电流的控制，从而实现plc电控系统直接调节给料机和链条炉排调速电机转速的功能。改造完毕后保留锅炉系统自带的工频电机控制。
27.智能移动终端的人机交互界面采用移动式秸秆焚烧处理系统的系统连接图，人机交互界面中被控设备设置相应的触控控制区域并将触控控制区域与相对应的被控设备的控制指令建立一一对应的映射关系。本发明采用组态王建立系统画面组态，根据移动式秸秆焚烧处理系统的工艺流程以及控制系统的设计，建立直观、简洁以及满足控制功能要求的人机交互界面。如图2所示，人机交互界面主要实现所有被控设备的启停功能、引风机频率调节功能、系统一键停机功能以及所有监控参数的显示功能。
28.本发明逻辑主要所有被控设备的启停逻辑、水箱液位保护逻辑以及系统一键停机逻辑。
29.（1）被控设备启停逻辑在plc电控系统收到被控设备的远方控制信号且未收到故障信号时，当plc电控系统收到驾驶人员对该设备启动信号，控制系统则向电控柜相应二次回路发送指令，设备启动。
30.（2）水箱液位保护逻辑plc电控系统调用水箱液位值，根据现场实际情况设定水箱液位下限值。当液位信号低于设定的下限值时，则启动给水泵的停止逻辑。
31.（3）系统一键停机逻辑当给料停止、主要设备故障以及紧急情况发生时，则按照顺序及设定的间隔时间调用所有设备的停止逻辑。本发明系统一键停机逻辑中，各设备的停止顺序从先往后为：成型机、给料机、鼓风机、给水泵、引风机。
32.本发明提供了一种用于移动式秸秆焚烧处理系统的控制系统，实现了移动式秸秆焚烧处理系统的远程操控，驾驶人员在拖拉机驾驶室内即可对系统进行远程无线监视和控
制，显著提升了移动式秸秆焚烧处理系统的实用新和可操作性；本发明对烟气排放的环保指标和有毒有害气体含量进行实时监测，满足环保要求和劳动安全要求；本发明通过对锅炉自带控制系统的改造整合，即达成了plc电控系统对锅炉系统的直接控制，又保留了锅炉自带控制系统就地控制的功能；同时系统具有保护和紧急停设备功能能够，避免设备损坏和人生安全等隐患，对移动式秸秆焚烧处理系统进行赋能，弥补了传统系统自动化程度低的短板。
33.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。