长兴县市政环境卫生管理处
摘要：针对传统的垃圾站占地面积大、污染严重、等诸多问题，研发一套以可编程控制器（PLC）为控制核心的移动式垃圾中转站。该设备占地面积小，采用人机界面操作简单，自动、手动、遥控均可完成整个工作过程，增强操作工人的安全性，减轻劳动强度，彻底杜绝二次污染。
关键词：垃圾中转站；PLC控制；人机界面
引言
随着城市化进程的不断加快，城市居民生活垃圾产生量也随之增长，传统意义的垃圾站占地面积大、污染严重，已不能满足人们对高效、环保、节能、低耗等新概念的要求。而移动式垃圾中转站以其占地面积小、空间结构合理、密封性强、垃圾处理效率高，正引领垃圾处理行业的发展。笔者应济南某小区物业的要求，完成基于PLC的移动式垃圾中转站的设计与实现。
1技术方案
通过测算该小区居民人口数量及相应的垃圾产出量，该垃圾中转站日处理能力要求为单日垃圾处理量不低于11t。通过计算，该方案应配置移动式垃圾中转站一套、箱体容量为15m3。基本参数如下：机箱容积15m3；外形尺寸6170mm×2560mm×2410mm；箱体钢板大于或等于5mm；电源系统380V；电机功率5.5kW；系统工作压力16～20MPa（可调）；上料仓容积3m3；上料机构运行时间30～40s（可调）；举升力大于或等于12t；压实密度大于或等于0.75t/m3；处理量大于或等于12t/h；运行噪声小于或等于65dB。受垃圾运输车辆的卸料量、进站连续性以及操作等因素影响，设备不可能完全有效地进行连续压缩，从而在实际使用中压缩主机无法达到理论处理能力，故一般取理论处理能力的50%作为实际处理能力，则单机每小时实际处理能力为6t。
2中转站简易基建
该设计采用简易厂房方案（可以根据现场条件设计成无土建、厂房），基本特征如下：
1）简易厂房内部空间大于或等于9000mm×5000mm×50000mm；
2）厂房门口地面硬化面积大于或等于6000mm×5000mm；
3）厂房内铺设两侧轨道长度6400mm×300mm；
4）所有设备均安装在设备厂房内，部分电气设备进行防尘防护；
5）中转站主要结构为设备厂房为框架砖混结构。
3中转站综合技术
移动式垃圾中转站由压缩主机体（含压缩腔、压缩推头）、上料机构（可选可移动式）、污水排放系统、后门液压锁紧密封装置、液压电控系统组成。设备在压缩垃圾前，先把上料仓落下，然后把垃圾倾倒入上料仓内，仓内垃圾倒满后，通过上料系统，倾倒入压缩腔内，压缩头固定在压缩腔内，由压缩头的水平运动向箱内压入垃圾，垃圾集装箱内的垃圾压满后，系统自动报警，需把上料仓升起倒扣在压缩腔上部，再由拉臂车中转至垃圾处理厂进行处理。方案的先进性：
1）主要工作设备和环境控制设备均采用西门子PLC微处理器进行编程控制，通过接触开关或行程开关获取启动信号，各设备通过预设程序实现全自动控制。极大地简化操作的复杂性，降低误操作的可能性。
2）设备的控制系统可以采用触摸屏加按钮，电脑远程控制加现场台式控制的方式，利用优化的人机界面准确实现各种控制；同时各工作系统间实现了安全互锁及感应监控等措施，确保设备运行及人员的安全。
3）设备压缩控制过程采用分段控制，压缩前期阶段对低密度垃圾采用高速低压进行压缩，压缩后期阶段对高密度垃圾进行低速高压进行压缩，充分利用液压系统的效率，有效降低能耗。
4）设备采用进口密封胶条和污水密封收集结构，可确保无固、液垃圾外漏，中转站内污水处于密封或半密封状态排放，最大限度提高中转站的环保性能。
5）设备的液压系统采用内嵌独立工作站模式，设计箱体两面开口，便于维护，并带有独立的强制液压油降温系统，保证系统运行的稳定性。
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4控制系统
4.1 PLC控制系统
该方案的电气控制总成采用PLC核心控制原理，关键及核心部件均采用国际知名品牌的进口原装部件，设计合理，可靠性高，功能强大，实现了设备的智能化控制。方案的先进性：
1）控制系统采用西门子S7-200CN高性能微处理器作为控制核心，采用西门子WINCC专用控制软件编程平台编程，系统运行稳定可靠，可以实现现场、远距离双重控制功能。
2）电子文本显示器、各类继电器、保护器、变压器、操作按钮、各类磁力和红外感应器、线位移传感器等器件，均采用大量实验进行验证，性能更加可靠、稳定。
3）设备对压缩头的移动控制采用欧洲先进的线性传感器，该传感器可以实现压缩头在运动的全过程中控制信号不间断输出、输入，对于压缩头的运动定位精度可以达到毫米级别。这样压缩头不论在任何工作位置，通过控制屏操作人员均可适时清楚了解其工作状况，对于日常维护、紧急停车、强退、故障诊断等操作都提供了良好的基础保障能力。杜绝了以往点信号控制传感器的高故障和控制区域有限的弊病。
4.2中央控制系统平台（可选装）
中央控制系统安装在独立的中央控制室内，使用工控机作为控制硬件主体，采用自主研发编制的基于西门子WINCC开发平台专门为本中转站开发的专业控制软件。中央控制系统的所有主要工作设备的控制信号，均采用RS485串行通讯协议和编程接口实现无缝传输和对接，确保数据传输的准确性和精确性。信号传入工控机后通过自编控制软件进行自动化分析，实现全自动控制。
由于中央控制系统具有远程操控能力，因此系统的安装和使用远离设备现场，极大改善工作环境。同时，中央控制系统为模块化设计，可根据设备的数量和功能灵活进行设置和增减。
中央控制系统和全站监视系统联合布置，使操作员能实时、准确掌握设备现场状态，确保操作的准确性和设备运行的安全性。同时，该系统可配套远程信号传输系统，将设备工作数据、故障数据以及现场视频等数据传输至上一级控制中心，实现环卫系统的大范围监控和管理。
4.3监视系统（可选装）
4.3.1监视系统设计
1）对站区的垃圾运输车进出站等重要使用环节24h监控。
2）视频信号采用视频传输方式，采用75Ω同轴电缆传输。
3）监控中心发出的RS485控制信号通过一条2*1.0的线传送到各个解码器，通讯距离可达1200m。
4.3.2监视控制功能
1）图像传输到电视监控中心，通过硬盘录像机的控制在显示器上显示，并通过数字硬盘录像机根据需求对其录像。
2）系统传输的图像信号进行切换、记录、重放、加工和复制等功能。而且使用监视器进行图像重现，有时还采用投影电视来显示其图像信号。
3）各监视部位的视频信号通过视频电缆传送到分控点，接入硬盘录像机的输入端，通过编程可归类将不同区域的视频信号输出到显示器上进行自动定格监视（便于管理），在显示器上同时显示对应画面图像的摄像机编号。
结语
通过以上的介绍，对整个移动式垃圾中转站设计方案有了整体的认识，该方案具有较好的环境效益，垃圾压缩箱绝对密封，隔绝臭味、污水等污染，防止蚊蝇、病菌滋生；全自动操作，垃圾工人不需直接接触垃圾，管理方便且外型美观，占地面积小，建设及维护费用低。该项目有力于提高城市环境卫生水平、改善城市环境质量、促进城市的可持续发展。
参考文献：
［1］武力，等.竖直压缩式垃圾中转站的总体设计［J］.大连交通大学学报，2012，33（6）：77-80.
［2］皮晓明，等.后装式压缩垃圾车的液压系统及PLC控制系统设计［J］.机械设计与制造，2006（08）：123-124.
［3］刘宏宝.PLC在油压装置控制系统中的应用［J］.应用能源技术，2007（06）：28-29.
论文作者:陈建强
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第7期
论文发表时间:2019/5/6
标签：垃圾论文; 中转站论文; 设备论文; 系统论文; 操作论文; 信号论文; 移动式论文; 《建筑模拟》2019年第7期论文;