农业固体废弃物快速发酵控制系统及控制方法与流程

本发明涉及农业固废废弃物的发酵控制系统和方式，具体地说是农业固体废弃物快速发酵控制系统及控制方法。

背景技术：

中国是世界农业生产大国，农业固体废弃物产出量巨大，每年约产生农业固体废物40多亿吨。其中:农作物秸秆约7亿吨，牲畜粪便约26.1亿吨。20世纪70年代以来，许多发达国家相继提出资源循环利用的概念，开始对包括农业固体废物在内的固体废弃物综合利用开展深人研究，以期实现对农业固体废弃物的资源化利用。作为目前国内外对农业固体废弃物的主要资源化利用最提倡的有效处理方式，堆肥处理既能避免农业废弃物污染，改善农村生态环境，又能促进生态农业和循环经济的发展。现代化工厂堆肥一般指高温好氧堆肥。目前，比较常用的堆肥堆制方式土要有:静态曝气、条形堆和堆肥反应器等三种。

其中反应器堆肥相较传统的堆肥方式虽然优点较多，但仍存在堆肥周期长、自动化程度低等问题，大多反应器堆肥仍需要操作人员到现场人工手动操作，操作频繁，十分不便。

技术实现要素：

本发明是针对背景技术中提及的现代工厂堆肥中堆肥周期长、自动化程度低、工人操作繁琐等问题，一是提供一种构成简便、控制先进、系统稳定、用户使用时能够通过plc和触摸屏对堆肥反应进行实时监测并可以控制反应条件的反应器发酵监测系统，二是提供了应用该检测系统实现快速发酵的控制方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：

一种农业固体废弃物快速发酵控制系统，包括发酵罐本体、控制机构和执行机构；所述执行机构包括配设在发酵罐本体上的搅拌器、喷淋器、加热器和通风装置；

搅拌器包括搅拌轴、联轴器、电机，用于发酵过程中物料的搅拌；喷淋器包括喷淋管和电磁阀，用于保持发酵环境的湿度适宜；加热器包括夹套和加热棒，用于保持发酵环境的温度；通风装置由风机构成，用于发酵环境的通风、补氧；

所述控制机构包括传感器组、plc和mcgs触摸屏；plc安装在配电柜内部，mcgs触摸屏安装在配电柜外侧，且mcgs触摸屏与plc通过信号线连接；传感器组包括若干个温度传感器、湿度传感器和氧气浓度传感器；其中温、湿度传感器分别安装在所述发酵罐罐体轴向两侧的上中下左右的位置，氧气浓度传感器安装在发酵罐罐体的上部，且均通过信号线与plc连接；

所述mcgs触摸屏的界面上显示有执行机构的各部分；mcgs触摸屏中执行机构的各部分参数的设置均包括手动和自动；若用户选择手动设置，则该部分电机的开关由用户通过mcgs触摸屏按钮手动开启和关闭；若用户选择自动设置，则需要用户预先手动输入执行机构各部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间；

各传感器实时采集数据传到plc，再由mcgs触摸屏显示；plc、传感器组和执行机构与发酵罐本体之间构成多回路控制，用户使用时通过plc和mcgs触摸屏对发酵罐本体中堆肥反应进行实时监测并控制反应条件；

在设备启动后，放入物料前，对通过mcgs触摸屏设置预热温度，并通过plc控制加热器对发酵罐本体进行预热，达到预热温度时预热完成，此时用户向发酵罐内加入物料和菌剂，无升温期，直接进入高温期并保持高温持续，开始发酵。

通过传感器实时采集数据传到plc，再由触摸屏显示，实现对发酵过程的在线监控，监测内容包括发酵参数的实时显示、数据管理、数据分析、系统参数设置。

传感器组中的各个传感器分别与相对应的执行机构相匹配；各传感器之间相互制约，为物料和菌剂提供理想的发酵环境。

所述发酵控制系统通过传感器、plc和mcgs触摸屏对发酵罐本体中的堆肥反应进行实时监测并实时控制反应条件；通过对发酵罐本体内部温度、湿度和氧气浓度三个指标的监测以及通过对执行机构的实时控制，整个发酵过程无升温期，直接进入高温期并保持高温持续，实现农业固体废弃物快速分解发酵。

mcgs触摸屏中执行机构的各部分参数的设置均包括手动和自动；

若用户选择手动设置，则该部分电机的开关由用户通过mcgs触摸屏按钮手动开启和关闭；

若用户选择自动设置，则需要用户预先手动输入执行机构各部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间；

其中：搅拌器对应搅拌轴的定时工作时间，喷淋器对应湿度传感器的值，加热器对应温度传感器的测量值，通风装置对应温度传感器和氧气浓度传感器的值。

mcgs触摸屏中自动设置模式下执行机构的各部分参数的设置方式如下，

a、当用户设置搅拌器为自动模式时，搅拌器进入定时搅拌模式，用户设置搅拌器的定时工作时长即可；

b、当用户设置喷淋器为自动模式时，需同时设置湿度传感器的监测值的下限，当监测到发酵环境的湿度低于设置值时，由plc发出指令启动控制喷淋器的电磁阀；

c、当用户设置加热器为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值下限，当监测到发酵环境的温度低于设置值时，由plc发出指令启动电加热棒；

d、当用户设置通风装置为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值上限和氧气浓度值下限，当发酵环境的温度高于当监测设置值或氧气浓度低于设置值时，plc均会发出指令打开通风装置和搅拌器；

在该系统的使用过程中，plc对传感器数据储存，mcgs触摸屏将读取数据存盘，用户在mcgs触摸屏中随时调取查看并导出至u盘。用户也可以在mcgs触摸屏中设置各个传感器测量值的报警参数，并通过mcgs触摸屏界面中的报警条查看。

一种基于mcgs的农业固体废弃物快速发酵控制方法，整个发酵过程的流程是：

在设备启动后，放入物料前，对通过mcgs触摸屏设置预热温度，并通过plc控制加热器对发酵罐本体进行预热，达到预热温度时预热完成，此时用户向发酵罐内加入物料和菌剂，无升温期，直接进入高温期并保持高温持续，开始发酵；

完成上述快速发酵的具体控制步骤如下：

（1）工作前，检查硬件设施是否正常，检查各项均正常后，打开入料口放入物料，放入物料后，关闭入料口，准备启动设备；

（2）接通电源，mcgs触摸屏开机，用户登录，根据用户操作级别进入发酵监控系统；

（3）用户通过mcgs触摸屏主页查看传感器的实时测量值，并可以通过历史数据页面调取传感器测量值的历史数据；用户也可以设置报警参数，并通过报警条浏览报警数据；传感器测量值包括各个部位的温度、湿度及氧气浓度；

（4）用户通过操作界面选择手动操作和自动操作；用户选择自动操作时，需手动输入控制参数；若用户选择自动设置，则需要用户预先手动输入执行机构各部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间；

（5）mcgs触摸屏将设置好的控制参数发送给plc；

（6）根据用户设置的控制参数，通过plc控制执行机构各个部分的运行状态；

（7）将实时测定的各个部分运行参数及传感器测得的发酵环境的各项参数储存在数据库中，实现发酵过程数据的采集和储存。

用户选择自动操作，需手动输入控制参数，控制参数即传感器的测量值，包括执行机构中各个部分的温度、湿度及氧气浓度，具体操作如下：

具体操作如下：

（1）当用户设置搅拌部分为自动模式时，搅拌器进入定时搅拌模式，用户设置搅拌器的定时工作时长即可；

（2）当用户设置喷淋部分为自动模式时，需同时设置湿度传感器的监测值的下限；

（3）当用户设置加热部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值下限；

（4）当用户设置通风部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值上限和氧气浓度值下限；

9、根据权利要求7所述的基于mcgs的农业固体废弃物快速发酵控制方法，其特征在于，根据用户设置的控制参数，通过plc模块控制各个部分电机的运行状态：

通过plc控制搅拌器电机的启停，实现搅拌轴的正转、反转和停止，使发酵过程中的物料受热均匀并能够和氧气充分接触；

通过plc控制通风装置中风机的启停，能够使发酵过程中得到充分的氧气并能起到一定程度的降温作用；

通过plc控制加热器中加热棒的启停，能够使发酵环境的温度达到控制要求；

通过plc控制喷淋器中电磁阀的启停，保持发酵环境的湿度适宜。

与现有技术相比，本发明能够产生的有益效果如下：

1、本发明专利是在反应器发酵方式的基础上，解决反应器发酵时存在的自动化程度低、人工操作频繁的问题。该系统构成简便、控制先进、系统稳定，用户使用时能够通过plc和触摸屏对堆肥反应进行实时监测并可以控制反应条件；

2、本发明专利是一种基于mcgs的农业固体废弃物快速发酵控制系统，可以通过传感器所测得的参数，控制发酵环境的温度、湿度、氧气浓度，保证发酵反应环境的最佳状态；

3、堆肥过程受温度、含水率、ph值、氧气供应量、碳氮比、发酵菌剂等多种因素的影响，本申请能够通过plc对执行机构进行控制，保证温度、湿度、氧气浓度等主要指标保持在理想范围内，打破传统堆肥工艺的限制，在高温好氧发酵过程中使堆肥温度直接达到适合发酵的温度并保持稳定，能够显著缩短堆肥腐熟的时间，提高发酵效率；（因为在自然堆肥过程中是菌剂投放进去产生反应以后才慢慢从室温升温至50℃以上的）

4、本发明专利是一种基于mcgs的农业固体废弃物快速发酵控制系统，可以根据用户需求在组态软件中增加功能，并通过plc编程实现，在使用过程中可以根据需要升级程序，节省成本；

5、在满足农业固体废弃物快速发酵的同时，实现了发酵过程的在线监测和控制，大大减轻了人工作业的工作量；

6、采用plc和mcgs触摸屏控制，能够根据用户需求在触摸屏中输入控制的量，由plc控制电机工作，实现监测参数的自动调节和控制，保证发酵过程的各项控制指标达到最优，提高了发酵效率；

7、本发明可显著加速有机物的降解和促进堆肥腐熟，提高堆肥处理效率、缩短发酵周期；

8、发明专利操作简便，用户可以通过设置进行自动发酵，用户可以通过触摸屏调取plc中储存的传感器记录的信息，节约劳动成本。

附图说明

图1是本发明专利系统的原理图。

图2是本发明专利发酵罐示意图。

图3是plc模块外部接口电路图。

图4mcgs触摸屏主界面实例。

图中，1是搅拌器，2是喷淋器，3是加热器，4是通风装置，5、6为多个温、湿度传感器组成的传感器组，7为氧气浓度传感器，8是运行状态显示栏，9是传感器安装位置示意图，10是传感器实时测量数据，11是操作设置按钮，12是报警设置界面，13是报警条，14是历史报警数据，15是传感器历史数据界面，16是当前时间。

具体实施方式

温度是影响堆肥过程中微生物活性及有机质分解的最重要的因素之一，一般可以把堆肥的时间划分肥四个时期：升温期、高温期、高温持续期和降温期，而堆肥过程中最重要的环节的高温期。在升温期时（15-45℃），堆体逐渐升温，该阶段中的微生物主要以植物中的可溶有机物为基质进行生命活动。在高温期时（45-60℃），堆体内的有机物被强烈分解，且微生物大量繁殖，有机物分解速率极高。而当温度超过60℃时，好热微生物的活动基本停止，温度超过70℃时，大部分微生物都不适应。在高温持续期，温度在50-60℃，堆体中的有机物能够被分解彻底。在降温期时，有机物已完成分解，堆体发热量减少，温度下降，堆肥逐渐腐熟。一般在50℃-60℃这个温度范围中，大部分的病原菌可以被杀死、有机物达到无害化、同时该温度范围下的微生物活跃，对有机质的降解速度快。因此本发明专利通过对温度的外部控制，使发酵过程节省升温期所需的时间（无需好氧菌从常温升温至高温的阶段），直接进入高温期并保持高温持续，缩短发酵过程的总时间，提高有机物的降解速率，从而提高发酵效率。

由于堆肥过程受温度、含水率、ph值、氧气供应量、碳氮比、发酵菌剂等多种因素的影响，而各个因素对堆肥腐熟的影响效果程度不同，且有的因素可以人为控制，有的因素不可人为控制。因此在本专利中，分析堆肥过程的几个影响因素，我们选择了物料温度、湿度和氧气浓度三个量进行人工干预，这三个指标对堆肥效果的影响明显，且便于对这些指标进行外部控制。而没有选择控制的因素，如ph值、碳氮比、发酵菌剂等，一是不好人为控制，如碳氮比，不同的堆肥物料有不同的碳氮比，且数值会随着发酵过程不断的变化；二是有些因素对发酵过程影响不大，比如ph值，研究表明适宜堆肥的ph值为6.5-7.5，而大部分物料和菌剂从开始混合到最后发酵完成都不会超出这个范围。关于菌剂，不同的用户会选择不同的菌类或者比例配方，也不作为控制对象。所以我们选择的要控制的，一是便于人工干预的，二是人工干预以后对发酵效果明显的。

在整个发酵过程的控制过程中，保证温度是最重要的，但是湿度和氧气浓度也同样重要，调节温度的同时其他的参数也会受到影响，比如加热升温就会使湿度降低，湿度降的过低不利于微生物生存，所以要保证各个指标在有效范围内。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

参见附图1-4，本发明所公开的这种农业固体废弃物快速发酵控制系统，包括发酵罐本体、控制机构和执行机构；所述执行机构包括配设在发酵罐本体上的搅拌器、喷淋器、加热器和通风装置；控制机构包括传感器组、plc和mcgs触摸屏。

通过该系统对农业固体废弃物快速腐熟，实现农业固体废弃物的资源化利用。执行机构包括搅拌器1、喷淋器2、加热器3和通风装置4。搅拌器由搅拌轴、联轴器、电机组成，用于发酵过程中物料的搅拌；搅拌轴用于搅拌物料，电机用于提供动力，联轴器用于连接搅拌轴和电机。喷淋器由喷淋管和电磁阀组成，用于保持发酵环境的湿度适宜；电磁阀用于连接继电器、plc，实现自动控制功能，喷淋管用于输送水流。加热器由夹套和若干个加热电阻丝组成，用于保持发酵环境的温度；加热棒安装在夹套内，夹套内注入介质液，加热棒通电后即可实现加热。通风装置由风机构成，用于发酵环境的通风、补氧。

作为优选方案：外接水源与喷淋管连通，喷淋管均匀分布在发酵罐两侧，每侧的主管道有5个分管道分别接入发酵罐内部，每个分管道都装有洒水喷头。搅拌器采用双螺带结构，搅拌器叶片为螺带状，焊接在搅拌轴上。

传感器组包括若干个温度传感器、湿度传感器、氧气浓度传感器5、6。其中，温、湿度传感器安装在发酵罐罐体的几个不同位置，分别为发酵罐两侧的上、中、下、左、右的位置。氧气浓度传感器7安装在罐体上部，由一个直流5v的小型气泵在罐体内抽出气体，将抽出的气体通入氧气浓度传感器的进气端，实现氧气浓度的监测。

控制机构中，plc安装在配电柜内部，mcgs触摸屏安装在配电柜外侧，且mcgs触摸屏与plc通过信号线连接；传感器组包括若干个温度传感器、湿度传感器和氧气浓度传感器；其中温、湿度传感器分别安装在所述发酵罐罐体轴向两侧的上中下左右的位置，氧气浓度传感器安装在发酵罐罐体的上部，且均通过信号线与plc连接。

mcgs触摸屏的界面上显示有执行机构的各部分；mcgs触摸屏中执行机构的各部分参数的设置均包括手动和自动；若用户选择手动设置，则该部分电机的开关由用户通过mcgs触摸屏按钮手动开启和关闭；若用户选择自动设置，则需要用户预先手动输入执行机构各部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间；

各传感器实时采集数据传到plc，再由mcgs触摸屏显示；plc、传感器组和执行机构与发酵罐本体之间构成多回路控制，用户使用时通过plc和mcgs触摸屏对发酵罐本体中堆肥反应进行实时监测并控制反应条件。通过传感器实时采集数据传到plc，再由触摸屏显示，实现对发酵过程的在线监控，监测内容包括发酵参数的实时显示、数据管理、数据分析、系统参数设置。

发酵控制系统通过传感器、plc和mcgs触摸屏对发酵罐本体中的堆肥反应进行实时监测并实时控制反应条件；通过对发酵罐本体内部温度、湿度和氧气浓度三个指标的监测以及通过对执行机构的实时控制，整个发酵过程省略升温期所需时间，直接进入高温期并保持高温持续，实现农业固体废弃物快速分解发酵。

在设备启动后，放入物料前，对通过mcgs触摸屏设置预热温度，并通过plc控制加热器对发酵罐本体进行预热，达到预热温度时预热完成，此时用户向发酵罐内加入物料和菌剂，无升温期，直接进入高温期并保持高温持续，开始发酵。

传感器组中的各个传感器分别与相对应的执行机构相匹配；各传感器之间相互制约和监控，为物料和菌剂提供理想的发酵环境。

多个位置的温度监测能够使该系统对发酵物料的温度状态做出正确的判断。

在发酵过程中，该系统能够通过物料的温度监测对执行机构进行控制，如当多点的温度差别较大时，系统会启动搅拌器，对发酵罐内的物料进行充分搅拌，解决行业内发酵时各部分物料温度不均匀、对物料加温或散热不及时的问题。

在发酵的加热过程中，物料会在短时间内失去大量的水分，湿度传感器对环境湿度进行监测，系统做出判断，如果环境湿度低于设置值，则启动喷淋器对堆体补充水分，当湿度传感器检测为湿度正常时，则关闭喷淋管。基于以上原理，本系统通过湿度传感器的检测和喷淋器的执行来维持堆体的含水率，解决加热时物料脱水的问题。

通过氧气传感器监测发酵环境中的氧气含量，能够及时判断发酵过程对氧气的需求。搅拌器和风机的结合，可以使充足的氧气通入发酵环境中，并且与发酵物料充分的接触，为微生物的代谢活动提供充足的氧气，解决好氧发酵时氧气不足和不均匀的问题，从而提高微生物对有机物的分解速率，提高发酵效率。

本系统通过对各传感器测量数据的分析和对各个执行机构的控制，能够使发酵环境动态的维持在菌剂生命活动的最佳状态，通过数据的变化及时对当前状况作出调整，反应灵敏，保证发酵过程的高效进行，解决行业内发酵过度、或发酵完成后系统仍然运行等问题。

mcgs触摸屏中执行机构的各部分参数的设置均包括手动和自动，在设备通电后，mcgs触摸屏开机。用户在mcgs触摸屏界面上分别选择搅拌器、喷淋器、加热器和通风装置四个部分的控制方式（手动/自动），若用户选择了手动设置，则该部分电机的开关由用户通过mcgs触摸屏按钮手动开启和关闭；若用户选择自动设置，则需要用户手动输入搅拌器、喷淋器、加热器和通风装置四个部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间。其中，搅拌部分对应搅拌轴的定时工作时间，喷淋部分对应湿度传感器的值，加热部分对应温度传感器的测量值，通风部分对应温度传感器和氧气浓度传感器的值。

mcgs触摸屏中自动设置模式下执行机构的各部分参数的设置方式如下，

a、当用户设置搅拌部分为自动模式时，搅拌器进入定时搅拌模式，用户设置搅拌器的定时工作时长即可；

b、当用户设置喷淋部分为自动模式时，需同时设置湿度传感器的监测值的下限，当监测到发酵环境的湿度低于设置值时，由plc发出指令启动控制喷淋装置的电磁阀。作为优选值，当监测到湿度达到“设置值+8%”时，plc发出指令关闭电磁阀，喷淋装置关闭；

c、当用户设置加热部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值下限，当监测到发酵环境的温度低于设置值时，由plc发出指令启动电加热棒。作为优选值，当监测到温度达到“设置值+10℃”时，plc发出指令关闭电加热棒，电加热棒关闭；

d、当用户设置通风部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值上限和氧气浓度值下限。当发酵环境的温度高于当监测设置值或氧气浓度低于设置值时，plc均会发出指令打开风机和搅拌装置。此处打开搅拌装置的目的是为了翻动物料降温以及使物料能够充分的和氧气接触。作为优选，当监测到温度低于“设置值-10℃”或氧气浓度达到“设置值+5%”时，plc发出指令关闭风机。

在该系统的使用过程中，plc对传感器数据储存，mcgs触摸屏将读取数据存盘，用户可在mcgs触摸屏中随时调取查看并导出至u盘。用户也可以在mcgs触摸屏中设置各个传感器测量值的报警参数，并通过mcgs触摸屏界面中的报警条查看。

基于mcgs的农业固体废弃物快速发酵控制方法，按照以下步骤进行：

（1）工作前，检查硬件设施是否正常，检查各项均正常后，打开入料口放入物料，放入物料后，关闭入料口，准备启动设备；

（2）接通电源，mcgs触摸屏开机，用户登录，根据用户操作级别进入发酵监控系统；

（3）用户通过mcgs触摸屏主页查看传感器的实时测量值，并可以通过历史数据页面调取传感器测量值的历史数据；用户也可以设置报警参数，并通过报警条浏览报警数据；传感器测量值包括各个部位的温度、湿度及氧气浓度；比如：在设备启动后，放入物料前，对通过mcgs触摸屏设置预热温度。

（4）用户通过操作界面选择手动操作和自动操作；用户选择自动操作时，需手动输入控制参数；若用户选择自动设置，则需要用户预先手动输入执行机构各部分分别对应的传感器的理想测量参数或每个部分的开关时间；

（5）mcgs触摸屏将设置好的控制参数发送给plc；预热时通过plc控制加热器对发酵罐本体进行加热，达到预热温度时预热完成，温度传感器实时向plc反馈发酵罐的实时温度信息，一般预热温度为50-60℃左右。预热完成后，用户向发酵罐本体内加入物料和菌剂，此时罐体内温度较高，当菌剂和物料投放进入该环境中时，环境温度适合菌剂的生命活动，菌剂可在此环境中进行高效的生命活动及繁殖，相当于直接进入自然发酵过程中的高温期阶段。因此和传统堆肥方式相比，本发酵系统中无升温期阶段，发酵直接进入高温期并保持高温持续，开始发酵。

（6）根据用户设置的控制参数，通过plc控制执行机构各个部分的运行状态；通过plc控制搅拌电机的启停，实现搅拌轴的正转、反转和停止，使发酵过程中的物料受热均匀并能够和氧气充分接触。通过plc控制风机的启停，能够使发酵过程中得到充分的氧气并能起到一定程度的降温作用；通过plc控制加热棒的启停，能够使发酵环境的温度达到控制要求；通过plc控制电磁阀的启停，保持发酵环境的湿度适宜；

（7）将实时测定的各个部分运行参数及传感器测得的发酵环境的各项参数储存在数据库中，实现发酵过程数据的采集和储存。

用户选择自动操作，需手动输入控制参数，控制参数即传感器的测量值，包括执行机构中各个部分的温度、湿度及氧气浓度，具体操作如下：

具体操作如下：

（1）当用户设置搅拌部分为自动模式时，搅拌器进入定时搅拌模式，用户设置搅拌器的定时工作时长即可；如每隔30min搅拌15min；

（2）当用户设置喷淋部分为自动模式时，需同时设置湿度传感器的监测值的下限；下限一般为50%；

（3）当用户设置加热部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值下限；下限一般为50%；

（4）当用户设置通风部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值上限为65℃左右、氧气浓度值下限为8%左右；

根据用户设置的控制参数，通过plc模块控制各个部分电机的运行状态：

通过plc控制搅拌器电机的启停，实现搅拌轴的正转、反转和停止，使发酵过程中的物料受热均匀并能够和氧气充分接触；

通过plc控制通风装置中风机的启停，能够使发酵过程中得到充分的氧气并能起到一定程度的降温作用；

通过plc控制加热器中加热棒的启停，能够使发酵环境的温度达到控制要求；

通过plc控制喷淋器中电磁阀的启停，保持发酵环境的湿度适宜。

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

本实例plc采用西门子s7-200smartplc，扩展模块选择emae08，该扩展模块模拟量输入路数为8，在实际应用中，可以根据输入量的数量需要选择适合型号的扩展模块。mcgs触摸屏采用tpc7062ti。

具体实施步骤如下：

1、工作前，检查硬件设施是否正常，接线是够正常，检查各项均正常后，打开入料口放入物料，放入物料后，关闭入料口，准备启动设备。

2、接通电源，mcgs触摸屏开机，用户登录，根据用户操作级别进入发酵监控系统，如图4。

3、用户通过mcgs触摸屏主页查看传感器的实时测量值，并可以通过历史数据页面调取传感器测量值的历史数据。

4、用户通过mcgs触摸屏中的相关界面设置报警参数，并通过报警条浏览报警数据。传感器测量值包括各个部位的温度、湿度及氧气浓度。

5、用户通过操作界面选择手动操作和自动操作。

1）若用户选择手动操作，需手动开启关闭各个部分。

2）若用户选择自动操作，需手动输入控制参数。控制参数即传感器的测量值，包括各个部位的温度、湿度及氧气浓度。具体操作如下：

a、当用户设置搅拌部分为自动模式时，搅拌器进入定时搅拌模式，用户设置搅拌器的定时工作时长即可；

b、当用户设置喷淋部分为自动模式时，需同时设置湿度传感器的监测值的下限。

c、当用户设置加热部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值下限。

d、当用户设置通风部分为自动模式时，需同时设置发酵环境温度的监测值上限和氧气浓度值下限。

6、mcgs触摸屏将设置好的控制参数发送给plc模块。

7、根据用户设置的控制参数，通过plc模块控制各个部分电机的运行状态。通过plc控制搅拌电机的启停，实现搅拌轴的正转、反转和停止，使发酵过程中的物料受热均匀并能够和氧气充分接触。通过plc控制风机的启停，能够使发酵过程中得到充分的氧气并能起到一定程度的降温作用。通过plc控制加热棒的启停，能够使发酵环境的温度达到控制要求。通过plc控制电磁阀的启停，保持发酵环境的湿度适宜。

8、将实时测定的各个部分运行参数及传感器测得的发酵环境的各项参数储存在数据库中，实现发酵过程数据的采集和储存。

在发酵过程中，用户既可以随时通过传感器监测发酵过程中的各个指标，也可以定时定量的在发酵罐中取样进行生物指标及化学指标监测。发酵物料的物理指标用户可以通过视镜直接观测，也可以取样观察。

9、用户在取样时要确保搅拌设备在停止状态，防止被搅拌轴作业伤害。

10、用户按照以上步骤设置好后，发酵罐开始正常运行。通过保证最佳的发酵环境，实现快速发酵（7日左右腐熟完成）。

本实例采用的扩展模块emae08是一款8路输入的模拟量输入模块。在该实例中，温度、湿度、氧气浓度等均为模拟量，输出信号均为4-20ma。

plc的控制软件设计按照传感器检测到参数的反馈，结合具体的控制要求算出控制指令再发出，对执行元件进行控制，从而实现系统的自动控制。

本系统采用s7-200smartplc的数字量输出对各个部分施加控制信号。该系统的数字量输出主要包括搅拌部分、喷淋部分、加热部分和通风部分的温度、湿度、氧气浓度等参数的控制等。