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1、基于 PLC 的农村户用光沼联合发电控制系统的研究目 录I摘要IAbstractII第一章 绪论11.1 选题的背景及其意义11.2 国内外发展现状及研究现状21.2.1 太阳光热国外发展现状21.2.2 光热发电国内发展现状41.2.3 沼气发电技术国内外发展现状51.2.4 自动控制系统71.3 光热与沼气联合发电的研究现状71.4 本文主要研究内容81.5 本章小结9第二章 住宅用光热沼气联合发电系统构成102.1 系统基本组成102.2 工作原理介绍112.2.1 PLC 自动控制系统112.2.2 太阳能光热发电122.2.3 沼气辅助热源182.2.4 余热利用控制系统192.3
2、设备选型及性能192.3.1 PLC 选型192.3.2 变频器选型202.3.3 温度传感器选型212.4 本章小结21第三章 系统的控制策略223.1 控制系统的软件设计的基本步骤223.2 I/O 节点分配233.3 控制系统结构设计243.4 系统控制功能流程图253.5 硬件组态273.6 系统控制软件的模块设计283.7 控制系统程序设计293.7.1 主程序设计293.7.2 光热发电子系统程序设计313.7.3 沼气发电子系统程序设计323.7.4 余热利用控制系统程序设计333.8 本章小结34第四章 上位机监控系统的设计与实现354.1 SIMATIC WinCC 软件介绍
3、354.2 上位机监控界面总体方案设计354.2.1 监控系统功能设计354.2.2 监控系统界面设计364.3 人机交互界面组态364.3.1 登录系统界面364.3.2 主界面394.3.3 各子系统分界面404.3.4 报警界面444.4 仿真测试444.5 本章小结47第五章 结论与展望485.1 结论485.2 研究展望48参考文献50CONTENTSChinese AbstractIAbstractIICHAPTER1 Introduction11.1 Background and significance of the study11.2 Domestic and interna
4、tional development status and research status21.2.1 The status quo of solar thermal development abroad21.2.2 Domestic development of photothermal power generation41.2.3 Development status of biogas power generation technology at home and abroad51.2.4 Development status of Automatic control system71.
5、3 Research status of combined heat and biogas power generation71.4 Main content of the paper81.5 Summary9CHAPTER 2 The Introduction of the combined solar thermal biogas system for residential buildings102.1 Basic structure of the system102.2 Work principle and equipment performance introduction112.2
6、.1 PLC automatic control system112.2.2 Disc (disk type) condensing collector122.2.3 Biogas auxiliary heat source182.2.4 Residual heat utilization control system192.3 The selection of Equipment and performance introduction192.3.1 The selection of PLC192.3.2 The selection of inverter202.3.3 The select
7、ion of temperature sensor212.4 Summary21CHAPTER3 The control strategy of the system223.1 Basic steps of software design for control systems223.2 I/O node allocation233.3 Control system structure design243.4 Flow chart of system control function253.5 The configuiation of the hardware273.6 System cont
8、rol software module design283.7 Control system programming293.7.1 Main program design293.7.2 Program design of photovoltaic power generation subsystem313.7.3 Program design of biogas power generation subsystem323.7.4 Control system program design for residual heat333.8 Summary34CHAPTER4 Human-comput
9、er interaction interface configuration354.1 The introduction of SIMATIC WinCC software354.2 Overall scheme design of upper computer monitoring interface354.2.1 Monitoring system function design354.2.2 Monitor system interface design364.3 human-computer interaction interface configuration364.3.1 Logi
10、n system interface364.3.2 Main interface394.3.3 Interface of each subsystem404.3.4 Alarm interface444.4 The test of simulation444.5 Summary47CHAPTER5 Conclusion and future work485.1 Summary of the paper485.2 Future work48Acknowledgements50摘要利用多种清洁能源的小型联合发电控制系统是一种及具推广前景的技术。其在解决零散能源利用，电网末端供电质量和提高能源利用率
11、等方面效果显著。现有的研究思路多从整体的角度出发，或单一利用某一种清洁能源，实用效果不理想，推广起来难度大。在这样的背景下，小型联合发电控制系统既能有针对性的利用各种清洁能源，又能充分利用系统中转化的终端能源和中间能源，实现能源的最大化利用，提高能源转化率，减少环境污染，对社会的可持续发展具有非凡意义。本文设计了一套光热与沼气互补联合发电控制系统，并对系统进行了仿真分析。首先，设计了联合发电控制系统的结构。系统主要由 PLC 控制系统、碟式光热发电系统、沼气发电系统、余热利用系统构成。其主要特点是能够利用发电之后产生的余热进行用户供暖、厌氧池温度保持，减少能量损失，提高能源利用率。其次，根据系
12、统机构制定了控制策略，设计了系统的 PLC 程序设计。控制系统主要包含了主程序、光热发电子程序、沼气发电子程序和余热利用控制程序四个部分。对软件进行仿真、检测，对错误的部分行了修改。最后在 WinCC 软件中进行模型搭建及测试。通过对系统的分析可知，当全系统的额定发电功率能够达到 2KW 时，模拟出一天中各个子系统通过自动控制进行配合的工作方式及工作时间，验证本文提出的农村户用光热沼气联合发电系统的工作可能性。根据各子系统装置的参数，构建农村户用光热沼气联合发电系统实验平台。结果表明该系统能够达到农户家用光热沼气联合供电的同时利用余热对室温进行控制的目的，在农村住宅使用太阳能、沼气等清洁能源供
13、电方面理论依据。综上所述，基于 PLC 的农村户用光沼联合发电控制系统能够减少能源转化过程中中间能源的流失，提高能源利用率；系统能够为用户提供电能及热能两种能源，应用的一次能源为常见的太阳能和沼气，适用范围广，易于推广。此外，系统在考虑利用转化过程中的中间能源，实现提高能源利用率，多种能源互补的思路为未来研究能源应用提供了新的研究方向。关键字：光热发电，沼气发电，余热利用，PLC，WinCCIAbstractAbstractA small combined power generation control system that utilizes a variety of clean ener
14、gy sources is a promising technology. It has significant effects in solving the problems of scattered energy utilization, power supply quality at the end of the grid and improvement of energy efficiency. The existing research ideas mostly start from a view of overall aspects or use a certain kind of
15、 clean energy. However, the practical effect is not ideal and it is difficult to be applied widely. Under such background, the small-scale integrated power generation control system can not only use targeted clean energy sources, but also take full advantage of the terminal and intermediate energy converted in the system to maximize the use of energy. It can increase the rate of energy conversion and reduce environment
