PLC技术在冷库自动控制中的应用.pdf

技术 P L C技术在冷库 自动控制中的应用 中图分类号 T P 2 7 3 叶翠安 ，吴 晶 ，卢晓春 ，周名侦 ，钟妙 清 广 东交通职业技 术学院， 广东广 州 5 1 0 8 0 0 P L C与触摸 屏技 术实现冷库的温度 、压力 、湿度的设定 、显示 、报警和温度 、除霜 的 自动控 制，并对方 介绍 。 冷库 自动控制 ；人机界面 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 9 4 9 2 2 0 1 0 0 7 0 1 1 6 0 3 l 刖置 目前 ，在冷库中广泛应用 的是蒸 汽压缩式制冷 ，它是 靠消耗机械功 ．使制冷剂在密闭 的系统 中循环并发生相态 变化 ．进行热交换为冷库提供冷量 ，制冷 系统一般 由制冷 压缩机 、冷凝器 、蒸 发器 、热力 膨胀 阀及辅助设 备组成 。 冷库在生产运行中 ．库 内热负荷受室外空 气温度 ，库 内食 品热焓变化的影响而不断波动 ，要克服热 负荷 的波动 ，保 证食 品冷 藏过程 中的工艺要 求 ，就要使制冷装 置的制冷量 与冷库内有耗 冷量 不断趋于平衡或达到平衡 ，要达 到这一 要求 。就 必须 进行 及时的 、准确的调节 。而制 冷系统是一 个严 密的封闭系统 ．制 冷系统的运行情况是通 过温度 、湿 度 、压力 、压差 、液位 等参 数来 反映的 ，如果靠人 工直观 地去 检测 温度计 、压力 表、液位计和显示仪表 等 ，然后再 进行 人工 调节 ，那 么需 要操作 技术很熟练 的工人 才能进行 这项 工作 ，而且不一定 能保证 及时 、准确地进行调 节。如 果采用 自动调节 ．无论贮藏 时间的长短或外界条件 。均 能 自动调节制冷工况 ．则既简化 了管理 ，又保证 了贮藏食 品 的质量 ．还保证 了制冷装置运行 的可靠性 、安全性 和经济 性 [ 。 2冷库 的 自动控制功能 1 冷库系统的 自动安全保护 与报警。具备高 、低 压 力保护 ，除箱温度保护 ，电机过载保 护 ，时间延时开机保 护等 。 2 库房 内温 度 自动调 节 与设定 。具 备温 度实 时 采 集 ，温度设定与 回差设定 ，温度核 对与补偿修正。 3 蒸发器 自动除霜。除霜温度设定 ，除霜时间及周 期设定 ，即可按温度控 制亦可通 过时间 间隔来控 制除霜 ， 除霜结束后延时开机保护 。 4 制冷压缩机 自动开 、停控 制 ，按程序控制有序地 对冷凝器 、蒸发器 、压缩机进行开机 、延 时保护及设定。 5 传感器故障诊断与报警 ，对温度传感器 、压力传 感器进行故障诊 断与报警 。 6 制冷压缩机 系统运行时间累计及 显示 、查询。 7 通过触摸屏对最佳工况进 行调节与设定 ，并对温 度 、压力 、湿度 、C O 实时监控。 8 工作模式设定 ，自动与手动转换 ，可进行单机操 作调试与维修 ．并可对冷库进行强制 除霜 。 9 具备与其 它设 备层设 备 R s 4 8 5通讯接 口功能 ，并 与远程上位机组成 网络监控。 3硬件 系统设计 冷库 自动控制系统是 由 P L C、A ／ D转换 、检测与变送 器 、压缩机 、风机 、电加热 丝等组 成。 以 P L C为主控 制 器 ，加上输入 、输 出的接 口电路和温度继 电器 、压力继 电 器 、门开关 、温度传感器 及压力传感器等传 感器组成 f 3 1 。 表 1是 P L C I ／ 0分配及触 摸屏用 到的部分软元 件、变量 ， 图 1为 P I C系统 I ／ 0原理 图。 1 P L C自动控制 系统 I ／ O地址 分配与变量 、软元件 设计 ，见表 l 。 2 P L C系统 L ／ 0原理图 ，如图 1 所示 。 根据控制任务要求 ，可以得出 I ／ O点数 。根据输入输 出点 数及 功能．P L C与触摸屏选用 日本三菱公 司的 F X 2 N 一 4 8 MR、G T 1 1 5系列产 品，A ／ D转换模块选用 F X O N 一 3 A均 满足控制系统要求 。压力 、温度智 能传感器选用一体化传 感 器 ．标 准 输 出 是 4 ～ 2 0 NP a 、量 程 一 5 0 ℃～ 5 0 ℃和 一 0 ． 1 一 十广东 省交通厅科技项 目 编号 2 0 0 6 3 4 收 稿日 期 加 。 。 。 。 o 簟 l ] _ _ l 应用 表 l P L C自动控制 系统 I ／ O地址分配与变量 、软 元件设计 表 2 ． 5 MP a 。硬件主要是完成输 入信息和输 出控 制信息的传送 与转换 ．触摸屏实现温度实 时显示与各种参数 的设定 ，各 种的控制功能关键是靠软件程序来实现。 图 1 P L C自动控制 系统 I ／ O接线原理图 4系统软件设计 1 P L C系统程序框图 冷库 自动控制原理是根据冷 库制冷系统 与控 制工艺要 求 ．将系统 的各 个程 序控制 与 系统 功能 ，分各个 程 序模 块 ．包括 通信 、制冷 工况 、化 霜工 况 、安 全保护 等模块 ， 每个模块 完成特定 的任务 ，按顺序 与分支结构编程 ，如 C J P 1为跳转执行停止程序。图 2为软件设计流程框 图。 图 2 P L C程序流程 图 2 各程序 说明 1 温度采集与浮点运算 将 模 拟量 输入 转换 为 实际 的工 程值 ，在 触摸 屏上 显 示。信号运算处 理算法是 P V E UL O．4 - P VR AW P VRAWL O E UHI EU L O ／ P V R A WH I P V f L A WL 0 ， T- 一 5 0 P V 1 0 O ／ 2 5 0 。 其中 。 为实际温度 工程值 ，P V为模拟量输入模块转 [二]互丑二 【 F NC1 7 6 [ F N C1 7 6 [ D F L T [ MOV 【 MOV [ D E B IN 【 DE MU L 【 MO V 【 DF L T 【 DE S UB [ D I N T 图 3 温度采集与浮点运算程序 技 术 换读 上来 的数 值 。下面 程序是 将库 温读 取并 运算 后放 到 D l 1 0寄存器中 ，F N C 1 7 6为读取模拟量指令。 2 P L C网络通讯设计 组 建 R S 4 8 5网络 通讯 功能 实现 ，有 2种 方法 ，方 法 1 直接在 P L C编程软件 D X D e v e l o p e r 软件的 P L C参数的 对 话框上设 置 方法 2 通过程序 对 D 8 1 2 0 、D 8 1 2 1寄存 器赋值 ，P L C与上位机通讯协议设置与实现。程序如下 LD M8 o0 2 M0V HE 0 8 0 D8 1 2 0 M0V H00 Ol D81 21 含义 通讯 协议 ，传 输波特率 9 6 0 0 b i t ／ s ，传输数据位 7位 ，偶数 ，无起止停 止位 ，基 于 L i n k协议。 3 P L C控制闭环系统设 定值 与比较值设计 微机 P L C 系统的控制原 理是根据触 摸屏给定 值与 冷库实际温度 回差温度设定为 2 ℃ 、除霜周期与除霜时 间计 时进行 比较判 断及 各种 运算 后 ，决定 系统 的工 作状 况 ，按要求进行 自动制冷与除霜 、安全保护 等功能 ，在不 用人干 预的情况下 ．系统按预定 的程序完 成预定 的操作 。 图 4给m了 P L C控制的系统原理图 ，图 5是部分程序 ，其 义是根据冷库设 定值 与实际库温进行 比较后 ，当冷库实际 温度高于设 定值 时 。按时序分别启 动蒸发器风机 冷凝 器风机制冷压缩机与电磁 阀进行制冷降温 。 M 2 图 4 P L C自动控制 的系统原理图 图 5 制冷启动程序 3 人机界面设计 选用三菱 G T 1 1 5系列 2 5 6色触摸屏进行人机界面设计 与开发 ，连接设备设备 为三菱 F X 2 N系列 。根据控 制任务 要求 ．制作 工程 文件包 括开 机界 面 、运行 监控 、参数 设 置 、温度 X Y曲线记 录 、报警 记录 、故障报警 等功能 界 面。图 6为运行监控 ，图 7为参数设置 图。 图 6 运行监控 图 7 参数设置 5结束语 采用 P L C自动控制 技术 ，使制 冷装置保持 在最经济 、 最合理的工况下运行 ；使用交互式输入触 摸屏技术 ，对冷 库制冷系统进行实行监控 ，直观 、形象地把各 种信息介绍 给现场操作人员 ，通过最佳工况调节 ，使 食品在冷加工和 冷藏过程中保持最好的质量 ，给用户带来极 大的方便 ，同 时节约能源 。从而达到降低经营管理费用的 目的。 参考文献 [ 1 ]余华 明．冷库 与冷 藏技 术 [ M]．北京 人 民邮 电出版社 ， 2 o 0 3． [ 2]卢泓泽，高华增．制 冷设备 维修培 训教程[ M]．广 州广 东 经济 出版社 ．2 0 0 7 ． [ 3 ]叶翠安 ，吴晶，卢晓春 ，等．基 于可编程序控 制嚣 的船舶 主 机遥控 系统的改造升级 [ J ]．航 海工程 ，2 0 0 9 4 5 6 - 5 8 ． [ 4 ]G B 5 0 0 7 2 2 0 0 1 ．冷库设计规 范 [ S ]． 第一作者简介 叶翠安 ，男 ，1 9 6 9年生 ，广东人 ，大学本科 ，实 验 师。研究领域 自动控制。已发表论 文 6篇 。 编辑 王智圣 厂 _ _ ■T