DCS控制系统在餐厨垃圾处理中的应用研究

DCS是集散型控制系统的英文缩写，系统部件在设计和制造过程中虽然已经解决了很多我们生活中的问题。那么我们今天就来说说DCS控制系统在餐厨垃圾处理中的应用。餐厨垃圾作为人类日常生活垃圾的重要组成部分，占城市生活垃圾总量的近1/6，而它含水率高、有机物含量高的特点使其需要进行单独处理。但是目前我国餐厨垃圾回收技术仍处于初步阶段，收集、运输和处理系统均不完善，相应的管理运作体制有待健全。随着国家对环保的要求，餐厨垃圾的集中处理成了全国大趋势，更有部分城市已经成为了餐厨垃圾集中处理的强制执行单位，在这种背景下，相信餐厨垃圾处理工程将会雨后春笋的速度拔地而起。目前，国内的餐厨垃圾处理工艺有填埋，焚烧发电，厌氧发酵等，相比与其他工艺，厌氧发酵的最大优势在于，发酵之后产生了沼气，沼气可以作为清洁能源使用，避免了二次污染，而发酵过后的残渣变成了沼液有机肥料，真正的实现了餐厨垃圾的无害化，资源化。

因此，在郑州恒润能源餐厨垃圾处理项目中，运用的就是厌氧发酵技术，结合了和利时DCS控制系统，实现了餐厨垃圾在发酵，净化，储存单元的自动化，提高了生产效率，降低了人力成本，确保了生产的安全。

DCS控制系统组成主要分为软件和硬件两部分：软件系统主要实现工艺流程图绘制，数据编程，组态下装;配套硬件为电脑主机，服务器，控制器，通讯模块，AI模块，AO模块，DI模块，DO模块，现场温度变送器，压力变送器，液位变送器，管路上的流量数据监测，电磁气阀的开关控制。

在郑州恒润能源的餐厨垃圾处理项目中，使用和利时DCS控制系统。其中软件为MACSV5.2.3版本，在配套硬件中，使用了3台工控电脑主机，4PCS服务器，2套FM802控制器，在DP BUS数据通讯中，使用了FM1201通讯模块，在采集现场4～20mA电流信号中使用了FM148A模拟量输入模块，在控制现场的阀门开度，电机的转速上使用了FM151A模拟量输出模块，在控制现场电机的起停使用了FM171B数字量输出模块，在监控查看现场电机的运行状态和故障信号使用了FM161数字量输入模块。使用的隔离光栅确保信号的稳定。

主要工艺的实现：

餐厨垃圾处置系统的工艺流程简介图如图（1）所示：在进料过程中，实现了进料阀门，进料泵的自动控制，并与一次发酵罐的液位实现了连锁。在液位低于设定下限时，系统提示液位低报警，这时需要给一次发酵罐进料。在中控室电脑操作界面，点击进料按钮，现场自动打开进料阀门，系统在收到进料阀门打开的信号后，自动开启进料泵，实现进料，在一次发酵罐的液位达到设定值上限时，系统自动关闭进料泵，关闭进料阀门。

发酵过程是采用的恒温发酵，当发酵罐温度低于标准温度下限时，系统收到下限温度信号后，自动开起热水锅炉，自动开启发酵罐循环水阀门，给发酵罐加热;在温度达到标准温度后，关闭锅炉和循环水阀门。在净化单元，脱硫过程中，根据沼气进入脱硫塔的流量大小，自动控制增氧风机的转速从而控制了脱硫过程中的增氧量。进而实现了微生物脱硫目的。

根据餐厨垃圾处理工艺流程设计其自控系统，采用DCS与现场总线完成生产过程的控制任务。上位机组成的网络将现场设备和过程控制信息送至厂级管理系统，将会对郑州恒润能源的信息资源的合理利用，为管理与决策提供支持。系统的基本控制级完成对湿热反应釜、发酵干燥器内的料位、温度、相关输入管路的流量及压力等数据的采集，装置优化监控级使生产装置运行在最优工况，并实现故障预报与诊断功能。

常见问题分析：

1 现场温度，压力，液位等变送器多数以4～20mA电流信号传到控制柜，通过对应的模块上传到系统。在电脑画面上若发现温度，压力，液位等信号异常，首先找到此信号点在控制柜上的 物理位置，也就是找到控制柜里的对应的模块对应的通道。然后把现场连接过来的信号线断开一根，把万用表打到直流电流档，串接到信号传递的回路中看是否有对于电流信号，若有，就确定是控制模块到电脑系统之间通讯出了问题，若没有，则确定为现场变送器出了问题，需要到现场排查變送器的问题。

2 若在中控室无法远程控制现场电机，需首先排查现场控制柜按钮是否打到远传，然后看现场电机对应的控制回路是否正常，接触器能否正常工作，若现场均正常，就需要排除DCS控制柜中对应的模块是否正常，保险是否烧毁。

3 若所有的信号都显示异常，需要我们排查DCS控制柜里的通讯模块是否工作正常，检查通讯线路是否连接完好，排查网线时候正常工作。

4若信号不稳定，需查看对应信号线是否松动，屏蔽线是否接好，是有有强电干扰。

餐厨垃圾有机质含量高，具有较高的可再利用价值，但处置不当又极易产生各种环境问题，带来巨大危害。基于文献资料，总结了国外餐厨垃圾产生量和处理现状，我国餐厨垃圾处理设施建设情况及处理 能力;分析了我国餐厨垃圾的特性，阐述了我国餐厨垃圾无害化处理的填埋与焚烧、饲料化技术和生物处理三大类技术，对比分析了主要技术的特点、原理、适用条件，优缺点与应用情况，重点阐述了当前的主流技术——生物处理技术的主要工艺和应用现状;总结了餐厨垃圾资源化利用和无害化处理中存在的技术及管理问题，从推动多种处理工艺优化融合，实施垃圾源头分类收运，完善餐厨垃圾管理体制和政策等技术及管理等方面分析了我国餐厨垃圾处理技术未来的发展趋势.

作者简介：耿英楠（1987.08-）男，汉族，辽宁建平人，郑州恒润能源有限责任公司，自控工程师，本科，研究领域：自动化控制仪器仪表。