紧凑的结构设计和简单的现场安装：Eggersmann公司研发生产的这一设备能够让小型企业经济高效地处理生物垃圾，节省场地占用面积

在设计生物天然气设备的方案时，必须十分注意安全问题。在干式发酵设备的自动化控制中，要使用什么样的输入输出系统才能安全、可靠地对生产过程进行监控？本文将对此进行介绍。

绿 色垃圾中含有价值极高的食品和饲料成分，因此Eggersmann集团公司开发了一种技术方案，通过对生物垃圾和绿色碎屑进行干式发酵生产天然沼气。这一 模块化结构的生物沼气生产设备使用起来非常灵活，能够在20个工作日里组合安装起来。很低的投资和使用运行费用就好像在告诉人们，设备所消耗的能源仅仅是 它所生产能源的零头。由于干式发酵后的发酵残渣的结构特性和很低的含水量，可以进一步制成高品质的有机肥。“我自己就把它当作长效肥料和土壤改良 剂。”Eggersmann设备制造电气技术负责人Volker Niederfranke先生说道。

图1 为了使产生的易燃易爆混合气不导致整个设备的瘫痪，维持生命的控制系统按照分散式配置方式安装在一个个具有Atex保护性能的电气盒中

很高的自动化程度

这 一干式发酵设备的客户群主要是肥料生产和垃圾处理领域中的客户。“设备生产所需的原材料很充裕，无需特别的准备。因此这一技术设备就具有特殊的诱人魅 力。”Niederfranke先生说。它不需要占用高品质可耕地作为生物沼气设备的补给。相反，菜园、停车场、墓地或者绿化带所产生的各种生物质都可以 作为发酵桶的原材料使用。

“我们设备的使用者希望从有机垃圾中尽可能高效地生产出可再生能源。因此，我们在设计设备时注意到了高度的自动化 运行，尽可能减少操纵人员的使用。”Eggersmann公司电气技术和自动化技术领域负责人Ralf Schröder先生说。在操作者和轮式装载机完成干式发酵设备的上料之后，控制系统就开始精确地控制干式发酵设备的自动化运行了。为了能够利用生物质废 料生产能源，也为本地的经济性生产过程产生尽可能少的垃圾和废物，设备制造者于2007年开发了智能化的控制管理系统Smartferm。这一控制系统可 以对整个干式发酵设备和4个发酵桶进行控制和管理，包括像本地的分散式热电联产设备和附近的电力生产设备、采暖设备的连接、耦合管理。

图2 “在过程控制层面上我们采用了很高的自动化程度。”——Ralf Schröde先生，Eggersmann公司

可靠的过程监控

在 干式发酵设备生产运行时，Wago输入输出系统首先搜集Ex-i级的易燃易爆危险信号，并与中央控制系统和保障安全的PLC可编程序控制器系统保持通信联 系。这一通信联系是非常必要的，这样才能保证干式发酵设备除了发生故障以外每时每刻都受到监控。Schröder先生说：“CH4，也就是甲烷，一直是生 物沼气设备中人们关注的焦点。”当甲烷的浓度提高之后，例如在管道中，就很容易产生易燃易爆的混合气，当甲烷传感器探测到这种易燃易爆气体后，就把检测到 的信号发送给安全控制系统进行评估。由安全控制系统采取相应的措施，例如强制通风或者由传感器控制着切断电源或者相关工序段执行器的电源。所采取的这些措 施毫无疑问会带来这样的后果，虽然没有了引火源，但也无法对设备进行监控了。

这时就要注意，不能让酵母菌简单改变保证安全的PLC 可编程序控制器系统要求的生物过程。“我们不能切断整台设备的电源，否则我们就无法知道生物过程到底进展到什么程度了。”Schröder先生强调说道， 并指出了分散式配置的Atex隔爆控制盒和设备中配置的防爆型输入输出控制元器件。

一个系统中的两个世界

这 一设备使用的750型输入输出系统在检测和控制调节技术元器件的工作寿命周期内发挥着重要的功能。在非Ex易燃易爆保护的元器件可靠的无电压接通时，设备 中有Atex安全保护要求的部分在工作运行期间保持着应有的自我保护。这就使得需要易燃易爆安全保护和不需要易燃易爆安全保护的两个世界都在一个自动化控 制系统的控制下运行了，这也就是Wago公司750型输入输出系统所提供的“高招”——能够保证有Ex安全保护和无需Ex安全保护的总线端子都在一个接线 盒中工作。从外观上看，这两种不同性质的变型有着不同的颜色，而它们的功能都是在相同基础上的。

图3 两种不同的应用集成于一个控制系统之中：Wago公司的750型输入输出系统可在Eggersmann公司设备的Ex易燃易爆领域中使用，也可用在这一设备非Ex易燃易爆领域中应用

利用常规技术平台

根 据这一具有特色的安装配置原理，可以构建工作起来畅通无阻的输入输出系统，这也适合于软件工具的使用。蓝色的自保型Ex总线端子适合于各种在易燃易爆危险 区域Zong 0、Zone 1和Zone 2中使用的传感器和执行器。这一系列的电气产品为机床设备生产厂家提供了一系列的好处，从工程技术设计到设备的调试运行。由于用户已经能够从颜色上区分不 同，因此就可以简单地完成Ex安全保护的种种任务了。而在国际市场中，一些国家和地区要求有易燃易爆安全保护，另一些国家和地区不要求有易燃易爆安全保护 的情况并不少见。采用Wago公司的这一输入输出系统之后就不必根据不同国家、地区的不同要求重新设计输入输出系统了，只需一套输入输出系统就能畅通无阻 地解决问题了。这种匹配性能保证了机床设备可简单地满足不同市场的要求，同时也满足国家规定的要求，从提高竞争力的角度出发可以缩短工程设计的时间，更快 提供给用户所需的机床和设备。

易于掌握的控制系统

由于整套设备使用的是一套控制系统，因 此可以更加深入、方便地了解设备的详细情况。“我们必须掌握自己生产的产品。它们是非常成熟的产品，因为我们出口了许多这样的设 备。”Niederfranke先生强调说道。若Eggersmann公司的供应商也是全球化的企业，能够快速、就地提供可用配件时，则会是更加有利的事 情。

远道而来的故障排除

自动化技术的专业技术知识和技能也保留在Bad Oeynhausen市企业的生产基地里。“生物沼气设备是一种非常特殊的流程工艺设备。一旦出现故障时，整个过程都要继续受到监 控。”Niederfranke先生说。他提到了生物沼气设备所必须的远程维护保养装置，“我们首次采用了在线维护保养技术。”Wago公司的输入输出系 统提供了标准的IEC 60870和IEC 61850通信技术协议。在易燃易爆Ex保护的领域中，具有总线通讯能力的控制系统除了具有很高的灵活性和通信开放性之外，还是一个紧凑型的，具有IEC 61131-3标准自由编写控制程序的能力。所有的元器件都是气密性的和免维护的弹簧卡箍连接的，都有着很高抗震性能，从而有效提高了整套设备的可用性。