DCS控制系統在餐廚垃圾處理中的應用研究

DCS是集散型控制系統的英文縮寫，系統部件在設計和制造過程中雖然已經解決了很多我們生活中的問題。那么我們今天就來說說DCS控制系統在餐廚垃圾處理中的應用。餐廚垃圾作為人類日常生活垃圾的重要組成部分，占城市生活垃圾總量的近1/6，而它含水率高、有機物含量高的特點使其需要進行單獨處理。但是目前我國餐廚垃圾回收技術仍處于初步階段，收集、運輸和處理系統均不完善，相應的管理運作體制有待健全。隨著國家對環保的要求，餐廚垃圾的集中處理成了全國大趨勢，更有部分城市已經成為了餐廚垃圾集中處理的強制執行單位，在這種背景下，相信餐廚垃圾處理工程將會雨后春筍的速度拔地而起。目前，國內的餐廚垃圾處理工藝有填埋，焚燒發電，厭氧發酵等，相比與其他工藝，厭氧發酵的最大優勢在于，發酵之后產生了沼氣，沼氣可以作為清潔能源使用，避免了二次污染，而發酵過后的殘渣變成了沼液有機肥料，真正的實現了餐廚垃圾的無害化，資源化。

因此，在鄭州恒潤能源餐廚垃圾處理項目中，運用的就是厭氧發酵技術，結合了和利時DCS控制系統，實現了餐廚垃圾在發酵，凈化，儲存單元的自動化，提高了生產效率，降低了人力成本，確保了生產的安全。

DCS控制系統組成主要分為軟件和硬件兩部分：軟件系統主要實現工藝流程圖繪制，數據編程，組態下裝;配套硬件為電腦主機，服務器，控制器，通訊模塊，AI模塊，AO模塊，DI模塊，DO模塊，現場溫度變送器，壓力變送器，液位變送器，管路上的流量數據監測，電磁氣閥的開關控制。

在鄭州恒潤能源的餐廚垃圾處理項目中，使用和利時DCS控制系統。其中軟件為MACSV5.2.3版本，在配套硬件中，使用了3臺工控電腦主機，4PCS服務器，2套FM802控制器，在DP BUS數據通訊中，使用了FM1201通訊模塊，在采集現場4～20mA電流信號中使用了FM148A模擬量輸入模塊，在控制現場的閥門開度，電機的轉速上使用了FM151A模擬量輸出模塊，在控制現場電機的起停使用了FM171B數字量輸出模塊，在監控查看現場電機的運行狀態和故障信號使用了FM161數字量輸入模塊。使用的隔離光柵確保信號的穩定。

主要工藝的實現：

餐廚垃圾處置系統的工藝流程簡介圖如圖（1）所示：在進料過程中，實現了進料閥門，進料泵的自動控制，并與一次發酵罐的液位實現了連鎖。在液位低于設定下限時，系統提示液位低報警，這時需要給一次發酵罐進料。在中控室電腦操作界面，點擊進料按鈕，現場自動打開進料閥門，系統在收到進料閥門打開的信號后，自動開啟進料泵，實現進料，在一次發酵罐的液位達到設定值上限時，系統自動關閉進料泵，關閉進料閥門。

發酵過程是采用的恒溫發酵，當發酵罐溫度低于標準溫度下限時，系統收到下限溫度信號后，自動開起熱水鍋爐，自動開啟發酵罐循環水閥門，給發酵罐加熱;在溫度達到標準溫度后，關閉鍋爐和循環水閥門。在凈化單元，脫硫過程中，根據沼氣進入脫硫塔的流量大小，自動控制增氧風機的轉速從而控制了脫硫過程中的增氧量。進而實現了微生物脫硫目的。

根據餐廚垃圾處理工藝流程設計其自控系統，采用DCS與現場總線完成生產過程的控制任務。上位機組成的網絡將現場設備和過程控制信息送至廠級管理系統，將會對鄭州恒潤能源的信息資源的合理利用，為管理與決策提供支持。系統的基本控制級完成對濕熱反應釜、發酵干燥器內的料位、溫度、相關輸入管路的流量及壓力等數據的采集，裝置優化監控級使生產裝置運行在最優工況，并實現故障預報與診斷功能。

常見問題分析：

1 現場溫度，壓力，液位等變送器多數以4～20mA電流信號傳到控制柜，通過對應的模塊上傳到系統。在電腦畫面上若發現溫度，壓力，液位等信號異常，首先找到此信號點在控制柜上的 物理位置，也就是找到控制柜里的對應的模塊對應的通道。然后把現場連接過來的信號線斷開一根，把萬用表打到直流電流檔，串接到信號傳遞的回路中看是否有對于電流信號，若有，就確定是控制模塊到電腦系統之間通訊出了問題，若沒有，則確定為現場變送器出了問題，需要到現場排查變送器的問題。

2 若在中控室無法遠程控制現場電機，需首先排查現場控制柜按鈕是否打到遠傳，然后看現場電機對應的控制回路是否正常，接觸器能否正常工作，若現場均正常，就需要排除DCS控制柜中對應的模塊是否正常，保險是否燒毀。

3 若所有的信號都顯示異常，需要我們排查DCS控制柜里的通訊模塊是否工作正常，檢查通訊線路是否連接完好，排查網線時候正常工作。

4若信號不穩定，需查看對應信號線是否松動，屏蔽線是否接好，是有有強電干擾。

餐廚垃圾有機質含量高，具有較高的可再利用價值，但處置不當又極易產生各種環境問題，帶來巨大危害。基于文獻資料，總結了國外餐廚垃圾產生量和處理現狀，我國餐廚垃圾處理設施建設情況及處理 能力;分析了我國餐廚垃圾的特性，闡述了我國餐廚垃圾無害化處理的填埋與焚燒、飼料化技術和生物處理三大類技術，對比分析了主要技術的特點、原理、適用條件，優缺點與應用情況，重點闡述了當前的主流技術——生物處理技術的主要工藝和應用現狀;總結了餐廚垃圾資源化利用和無害化處理中存在的技術及管理問題，從推動多種處理工藝優化融合，實施垃圾源頭分類收運，完善餐廚垃圾管理體制和政策等技術及管理等方面分析了我國餐廚垃圾處理技術未來的發展趨勢.

作者簡介：耿英楠（1987.08-）男，漢族，遼寧建平人，鄭州恒潤能源有限責任公司，自控工程師，本科，研究領域：自動化控制儀器儀表。