城市生活垃圾发电项目控制系统的发展概述

摘要：针对我国垃圾处理日益严峻的问题，垃圾焚烧发电工程的建设已迫在眉睫，因而，在其中起着重要作用的控制系统也得到了越来越多的重视。其中采用先进的控制系统和先进控制理念是其发展的目标。文中利用DCS、PLC、FCS的优势将三者结合在一起，在控制功能策略中引入人工智能的理论，将专家系统、神经网络、模糊理论应用其中，这符合垃圾焚烧发电项目的发展方向，将具有重要意义
关键词：垃圾焚烧；模糊理论；专家系统；神经网络
1引言
改革开放30年来，我国的国民经济有了长足进展，城市规模迅速扩张。工业化进程的不断推进创造了空前巨大的社会财富，但是同时也制造了越来越多的城市生活垃圾。生活垃圾对城市的污染愈演愈烈，成为现代城市待解决的一项难题。城市处理生活垃圾的传统方式是填埋，但随着人口的增长、城市的扩张，土地的价格越来越昂贵，已由以填埋为主向焚烧、填埋并举的方向过渡。垃圾焚烧项目采用先进的燃烧方式和工艺设备，可以将环境污染物的排放控制在一定的水平内；将垃圾中的热能转化为生活和工业中能够利用的二次能源，节约了能源，为城市的可持续发展提供支持；垃圾焚烧后转化成灰渣，燃烧生成的灰渣具有很好的活性，可以作制造建筑材料的原料，从而实现了物资的再生利用。随着自动化程度的提高，在垃圾焚烧项目中也将引进先进的控制理念。
2城市垃圾处理技术理状及发展
目前，世界各国城市生活垃圾的处理方法主要有填埋、堆肥和焚烧三种。根据各国的国情不同和垃圾成分的差异，采用的处理方式也不同。
堆肥处理是利用微生物分解垃圾中有机成分的生物化学过程。处理前需从垃圾中分拣出不能被微生物分解的石块、金属等废物，且堆肥周期长、占地面积大，所以不能迅速发展。以前许多国家都采用填埋的方法，但是填埋不但占用大量的土地，而且还会造成对地下水、土壤和大气等的污染，并且不能综合回收有价值的物质和能源，所以己逐渐被焚烧处理所取代。而焚烧处理完全符合垃圾处理的资源化、减量化和无害化原则。垃圾焚烧可使重量减少75%-95%，每吨垃圾焚烧后仅占约15%，焚烧后的残渣灰渣性质稳定，能彻底消灭病原茵，并使有毒有害物质无害化或比原有害物易于进行处理，焚烧产生的热量可以用于供热和发电，回收能源，因其所具有的优点，这种处理方法发展迅速。
3城市垃圾发电项目中控制系统的发展
垃圾焚烧发电项目中控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括自动化软件、硬件和系统三大部分。控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显提升作用。我国控制自动化发展道路，大多是引进成套设备同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前，正向智能化、网络化和集成化方向发展。
3.1控制系统将集DCS、PLC、FCS于一体
目前在连续型流程生产工业过程控制中主要有三大控制系统，可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller）、分散控制系统DCS（Distributed Control System）、现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System），它们有着千丝万缕的联系，又有着本质的区别。PLC系统与DCS系统的结构差异不大，数据公路（数据公路的媒体可以是：一对双绞线、同轴电缆或光纤电缆）是它们的脊柱，通信都是它们的关键。它们最大的区别在于功能的着重点上不同，DCS着重于闭环控制及数据处理，PLC着重于逻辑控制及开关量的控制。PLC、DCS都在电站得到了广泛应用。FCS是顺应了“智能化，数字化，信息化，网络化，分散化”等控制系统要求而产生的一种新的过程控制系统。FCS是第五代过程控制系统，是3C技术（Communication，Computer，Control）的融合。也是21世纪自动化控制系统的方向。
DCS是分散控制系统的简称，是在20世纪70年代发展起来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了4C技术，其总体思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。它是自下而上将现场级、控制级、监控级和管理级四层计算机网络组成的一个系统。到了二十世纪九十年代，为了尽量满足应用需要，DCS系统正逐渐与管理信息系统（MIS）结合，构成管理控制一体化的计算机集成过程系统。同时也发展缩小化的微型集散控制系统，以满足中小企业的应用。DCS系统向着集成化、综合化和智能化的方向发展。
基于微处理器的PLC控制系统自从1968年诞生以来取得了迅速的发展，成为控制领域广泛应用的控制设备。PLC编程语言其中3种是图形化语言（功能块图、梯形图和顺序功能图），2种是文本语言（指令表和结构化文本）。这一标准为PLC软件技术的发展，乃至整个控制软件的发展起到了举足轻重的推动作用。
另一方面，随着现场总线技术的兴起和发展，国内的某些现场总线控制系统生产厂商也开始将将FCS应用到控制系统中。通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。集DCS、PLC、FCS于一体的控制系统框图如图3-1。