（北京首创环境投资有限公司上海分公司）
摘要：随着我国经济的发展和改革开放的深入，我国的用电量开始与日俱增，相应的我国发电技术和发电方式也开始朝着多元化的方向发展，其中沼气发电就是一个重要的发电技术和方式，该技术手段本身具备良好的环保性和高效性，能够为城市和工业发展提供稳定的电力，但是沼气发电由于自身设备和发电原理的影响，本身容易出现损毁情况，必须得到严格的控制和管理。由此，本文就针对PLC在沼气发电监控系统的应用进行了分析，首先分析了PLC和沼气发电的基本概念及其应用必要性，其次阐述了沼气发电工艺流程，最后总结了PLC沼气发电监控系统的应用以及通讯任务的实现，希望对我国沼气发电监控系统的应用和发展起到一定帮助。
关键词：PLC技术；沼气发电；监控系统
1.PLC和沼气发电的基本概念
PLC全称为可编程逻辑控制器，是一种适用于工业生产的可编程储存器，其具备良好的逻辑运算和逻辑控制功能，经常被用于各种工业生产环境和自动化控制环境之中，是重要的生产设备。
而沼气发电则是利用沼气进行发电和发热的技术，本身属于生物能的一种，具备良好的环保特性和高效安全的特点，从上个世纪90年代开始，就受到我国的重视并开始了深入的应用，发展至今，我国的沼气发电技术已经颇为先进，足以跻身世界领先行列。
2.沼气发电中PLC应用的必要性
在沼气发电中应用PLC技术是十分必要的，因为现阶段我国沼气发电技术虽然相当成熟，但是由于现阶段的我国沼气发动机大多还以柴油和汽油发动机为主，所以本身在发电运行的过程中，会存在较多的问题，包括燃烧速度控制困难、发动机及其他设备符合较大、发电机组可靠性差等，这些问题都会影响沼气发电的有效性，并且容易导致设备的损坏，影响发电的继续，针对这一情况，我们就要利用PLC技术进行优化，具体来说就是将PLC应用于沼气发电的监控系统中，提高其监控效率和监控质量，确保设备和发电过程的安全。
3.沼气发电的工艺流程
在设计和应用PLC沼气发电监控系统之前，我们首先要明确沼气发电的工艺流程，沼气发电的工艺流程具体可以分为四个主要部分，包括沼气生产、沼气净化与储存、沼气燃烧、电力传输这四个部分，而具体的发电流程则如下图所示。
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图1 沼气发电的工艺流程示意图
通过上图可以看到，沼气首先被储存于沼气池中，此时的沼气尚不能直接使用，还需要经过脱水脱硫去除有害物质，并通过过滤、分离、冷却之后才可以应用于沼气发电，从上图也可知，发电机组不只是能够产出电力供用户使用，还可以用于供应冷却调压环节的冷却工作，确保气体的循环利用。
综合上图内容，可以看出沼气发电的环节较多，设计的工作内容较多，本身需要科学合理的方式进行监控，所以在监控的过程中需要用到红外线气体含量测试仪、压力温度传感器、酸碱度检测仪等设备进行检测。
而另一方面，还需要注意的是在，沼气发电的过程中，沼气本身包含一定的酸性物质和腐蚀性物质，这些物质在长期的运输和发电利用中，容易对机械设备和运输管道造成腐蚀。所以在必须经过脱水脱硫的方式，进行有害物质的剔除，以及腐蚀性的减弱，以此确保设备的安全和使用寿命的长久。而在使用的过程中，为了确保沼气发电机设备的稳定，还要注意稳压装置的安装，稳压装置的主要目的是为了方式出现管道爆炸情况的发生，另外良好的防护处理也必不可少，特别是对设备和管道的防腐蚀处理，因为只是剔除沼气的腐蚀性物质还远远不能保障沼气的绝对安全，所以为了去报沼气发电系统的应用，避免出现腐蚀情况的发生，这就需要对各种设备和管道设施进行防护处理，包括渗瓷、渗氮等都是可行的处理方式。
此外，沼气燃烧发电系统的运营，还要注意设备自身的载荷情况，为了避免发电设备负荷过大造成设备损坏，就要在发电机上加装调速设备，以起到速度的调节，避免发动机转速和功率的过高，影响机械的使用。
4.PLC沼气发电监控系统的应用
4.1监控系统结构及配置
综合上文内容，以及沼气发电系统的工作特性，本文研究和设计了沼气发电监控系统，具体系统如图2所示。
该系统在设计上采用了手动和自动两种形式，能够进行自如的切换和自由的控制，本身具备良好的适应性，能够针对不同的环境进行不同的操作，而本监控系统为了确保监控的有效，特地采用了西门子公司出品的Step7作为编程工具进行PLC的编程，并将PLC与监控机设备进行连接，利用MPI的形式进行通信。
4.2下位机系统结构设计
在下位机系统结构设计中，本文采用了西门子公司生产的主机作为位机，该设备本身具备多个功能模块，本身具备良好的输入输出能力，并且最大可连接7个扩展模块，最大可以扩展I/O数字量248路，以及I/O模拟量35路，总而言之具备良好的使用效益，通过该设备主机，能够很好的与沼气发电设备的各个模块相连接，对于现场设备的温度、压力、沼气成分、酸碱度等物质都有良好的监控效果，能够起到有效的数据收集作用，而这些收集而来的数据，又会被储存并转发到CPU进行相应的对比处理，并最终由系统根据对比和除了结果发出相应的指令，以此调节沼气设备的阀门和其他设备情况。
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图2 PLC沼气系统控制结构示意图
对于阀门的控制，一般是首先控制沼气管道的总阀门，当沼气池内的压力达到一定程度后，会被监控设备观测到，并打开阀门，并同时开启稳压装置，避免压力的持续升高，也能够对压力过低的情况进行升压处理，以此确保压力保持在合理范围内，而随着沼气的燃烧，监控设备也会进一步对沼气燃烧产生的废气进行检测，以确保其中甲烷和其他有害物质的浓度处于可控范围内，确保沼气发电系统的运行正常。
4.3上位机功能设计
上位机的设计，主要是采用了Windows操作系统作为人员操作系统，通过该操作系统和设备的连接，监控管理人员能够清晰的观察和监控整个沼气发电过程，这对于监控质量和效率都有良好的提升作用，该系统不但能直白的显示出当前各个设备的情况，包括温度、酸碱度等，海难呢过对其它系统进行连接，这对于兑取PLC中各项检测数据来说，是极为有效的功能和作用，通过这项功能，尚未监控机能够轻松的实现沼气发电流程的动态检测和数据报表的自我测绘、以及数据的储存和警报的发起等功能，能够很好地保障沼气发电设备和整个过程的可控，对于沼气发电中的问题和情况也能够很好的报警和预防。
5.通讯任务的实现
本文构建的系统中，PLC主机本身可以与CPU进行直接连接，可以做到对监控系统汇总各个系统的直接控制和监控，而CPU有可以通过总线对沼气发电设备进行通讯，主机上的机架底板也可以通过安装各种模块的形式，对发电现场进行通信，总的来说，该系统能够通过多种方式，实现对沼气发电现场的监控和管理，可以很好的起到信息和数据互动的效果。而在运行STEP7上位机的过程中，需要及西宁相应的参数设置，具体来说包括端口的设置、MPI地址的设置、传输速率的设置等，通过这些数据参数的设置，STEP7能够很好地控制和处理物理地址，特别是CPU的组态地址，这样就能设置科学合理的MPI网络，实现信息的交换和数据的传输。通过上文的论述和设置，各节点的通信地址可以很好的进行通信和数据处理，对于WINCC和PLC之间的通信连接能够很好的实现。
结语
综上所述，在沼气发电的过程中，本身容易被沼气中的腐蚀性物质所影响，这些腐蚀性物质如果得不到监控和管理，就会在很大程度上影响沼气发电设备的质量，影响沼气发电的效果，对于这一情况，我们就要研究和分析相应的沼气发电监控系统，并利用PLC技术进行加强，本文通过研究和分析，探索出了相应的PLC沼气发电监控系统，希望能对我国的沼气发电起到一定的帮助和影响。
参考文献
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