PLC在小型冷库恒温控制系统中的应用

PLC在小型冷库恒温控制系统中的应用

张君艳,石桂荣

(苏州工业园区职业技术学院机电工程系,江苏苏州215021)

摘　要:阐述了小型冷库的制冷原理,介绍了PLC在小型冷库恒温控制系统中的应用,给出了

制冷系统设计要求、PLC控制的工艺流程以及PLC的程序图。关键词:小型冷库;可编程控制器;程序图中图分类号:TP273;TM571　　文献标志码:A　　文章编号:167125276(2009)0620156205

ApplicationofPLCinConstantTemperatureControlofColdStorageSystem

ZHANGJun2yan,SHIGui2rong

(SuzhouIndustrialParkInstituteofVacationalTechnology,Suzhou215021,China)

Abstract:ThispaperintroducestheworkingprincipleandtheapplicationofPLCinconstanttemperaturecontrolofthecoldstorage

systemandputsforwardthedesignrequirationofthesystemandthesequencechartofPLCprogramme.

Keywords:smalltypecoldsystem;PLC;programme

0　引言

随着全球逐渐变暖,温室效应越来越严重的情况,冷

库的需求越来越受到广大客户的青睐。例如大中小型拼装式高温、中温、低温和超低温冷库、冷藏冷库、速冻冷库等等越来越普遍。本案的小型恒温冷库主要用于食品药品、药材、化工原料等物品的冷藏和冷冻。

行管同空气进行换热,再通过鼓风将冷气吹向房间的空气

当中。而蒸发器蛇行管内的冷冻剂换热后变成低压蒸汽回到压缩机,再被压缩,这样循环利用就完成了制冷过程。

2　冷库设计要求和技术参数

a)冷库设计要求:设计选用直接蒸发式制冷系统。该

1　冷库制冷原理介绍

压缩机将冷冻剂压缩成高压饱和气体(氨或氟里昂),

这种气态冷冻剂再经过冷凝器冷凝,通过节流装置节流之后,通入到蒸发器中,将所需要冷却的媒介冷却换热(图1)。例如,将蒸发器连接到楼里的各个房间,蒸发器内的蛇

冷库的设计对象为一层结构的药品冷藏库,+5℃冷藏库

3

库体容积约为760m,-20℃冷藏库库体容积约为27m3。该冷库主要利用PLC实现对库内温度自动化控制。该冷库使用的为土建式冷库,库体、地坪保温情况良好;只须用聚氨脂彩钢板隔出一部分空间作为+5℃冷藏库和-20℃冷藏库使用即可。室内采用冷风机强制通风,加强库内空气流动,降温速度快,室内温度分布均匀。冷库安装有余压阀,可将库内风压维持在一定范围内。

图1　制冷系统原理图

　　b)技术参数:环境参数:干球温度TD=33.5℃,相对

湿度RH=85%;室内参数:+5℃药材药品冷藏库;干球温度TD=+5℃,相对湿度RH=85%～90%;-20℃药材药品冷藏库;干球温度TD=-20℃,相对湿度RH=85%～90%。本设计+5℃冷藏库冷源采用3台风冷压缩机组,

每台功率为9.6kW,总电动机功率为28.7kW。-20℃冷

藏库冷源采用一台风冷压缩机组,功率为5.9kW。计算时,所需的制冷量已列入设计之范围内。系统选用美优乐风冷全封闭式压缩机组,能稳定运行于设计的温度环境下。系统采用北峰高效冷风机,该风机具有大风量、低噪声、低

作者简介:张君艳(1978—　),女,江苏徐州人,苏州工业园区职业技术学院讲师,工程师,学士,硕士研究生,主要从事变频器技术及自

动控制方面的研究。

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动/停止控制,进行参数整定,分别进行互不干扰。自动工

作模式下:由温控器自动控制机组的制冷和除霜。3)制冷和除霜在任何情况下不能同时进行。除由温控器实现互锁外,还加入启动接触器的电气互锁和机械联锁,以保证其安全运行。4)室内冷风机启动到压缩机启动,加入延时0～180s可调;压缩机停止到室内冷风机停止,加入延时0～180s可调;二通阀首先启动,延时(0～30s可调)启动压缩机。手动时同时启动;二通阀首先停止,延时(0～30s可调)停止压缩机。5)有下列信号,报警蜂鸣器鸣响:压缩机电动机过载信号、高低压控制器信号、机组制冷启动信号、机组除霜启动信号、电源缺相信号。6)当机组的压缩机电动机过载、高低压控制器发出信号,压缩机及其风机即停止,室内冷风机延时停机。7)系统设定的开机顺序为:室内冷风机开———制冷主机开;为保持库内温度均匀,室内冷风机可以通过整定延时长于下一制冷信号的到来,这样风机就处于不停的状态,但是除霜时室内冷风机停。

耗电、射程远等特点。系统制冷机组集中放置在一层平台,冷媒在库内直接蒸发。制冷系统机组采用风冷却式,省去了冷却水系统,冷却效果好,机组性能稳定。

3　冷库机组的安装

内隔墙墙体施工方法:墙体的施工首先是聚氨脂泡沫彩钢板的架设,彩钢板架设后用拉码固定。在架设彩钢板时应尽量使用原块,彩钢板之间拼接时应充分贴平,需要切割时,其表面必须均匀涂布防水材料。安装完成用散装聚胺酯发泡济封漏缝。主机安装前要预先捣制基础,检查基础标高,坐标位置,形状和各部分的主要尺寸及预留孔洞是否符合要求。机组安装必须平稳且在水平面上,若有偏差时必须垫铁找平,系统采用铜管连接,冷媒主回路用直管,连接和拐弯采用紫铜管连接,不得使用胀管,连接方式采用氧焊。冷媒管的保温采用PEF保温套管,管道支吊架的形式和间距参安装手册。

4　冷库PLC的控制流程1)检测电源缺相,有信号输出,系统便退出运行并报

5　PLC的电气原理图

5.1　冷库恒温2主机接线

根据要求,选用LG主机1台(K7M-DRT60U,输入

36点/输出24点),系统的主机接线如图2所示。

警。2)4台机组分别设置“自动、手动”两种工作模式,运行,互不干扰。手动工作模式下:用按钮进行机组的启

图2　冷库恒温2主机接线

MachineBuilding

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5.2　冷库恒温2控制电路(图3)

图5　输出扩展电路表1　输入扩展电路地址

1SB1-P403P1C

1SB21-P403P20

压缩机及风冷机

手动启动信号

SB1-P413P1C3SB1-P423P1C4SB1-P433P1C1SB2-P403P1D

除霜加热手动启动信号

2SB21-P413P203SB21-P423P204SB21-P433P201SB22-P403P21

图3　冷库恒温2控制回路

压缩机及风冷机

手动停止信号

2SB2-P413P1D3SB2-P423P1D4SB2-P433P1D1SB11-P403P1E

5.3　冷库恒温2输入扩展电路(图4)

用移位指令,以F0090的20ms扫描刷新P40～P43晶体管输出,给P001C～P0023送去取样电源,这样就得到了4x8=32点的输入信号扩展。

除霜加热手动停止信号

2SB22-P413P213SB22-P423P214SB22-P433P211KM1-P403P22

室风冷风机手动启动信号

2SB11-P413P1E3SB11-P423P1E4SB11-P433P1E1SB12-P403P1F

压缩机运行信号反馈

2KM1-P413P223KM1-P423P224KM1-P433P221KM4-P403P232KM4-P413P233KM4-P423P234KM4-P433P23

室风冷风机手动停止信号

2SB12-P413P1F3SB12-P423P1F4SB12-P433P1F

除霜反馈信号

表2　输出扩展电路显示点的地址

1HG0—P403P442HG0—P403P453HG0—P403P4HG0—P403P471HY1—P413P442HY1—P413P453HY1—P413P4HY1—P413P47

(常亮)系统压力

过高(闪亮)系统

1HY0—P423P442HY0—P423P453HY0—P423P4HY0—P423P471HG3—P433P44HA—P433P47

工作状态显示

压缩机过载显示

压力过低显示电源单相显示报警显示

图4　输入扩展电路

6　PLC程序图(图6)

5.4　冷库恒温2输出扩展电路(图5)

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说明:梯形图只绘出了#1机组自动运行时的梯形图,

各部分的工作情况如下:

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图6　PLC程序图

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159・・

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P0044长期有输出;当扫描至P0007,P0013,T0011和M0000时没有P41～P43的同步,就分不清是#1机组自

　　a)0～11程序步:20ms输入电路的刷新扫描控制。

b)12～38程序步:机组自动运行。工作如下:温控器发出制冷信号P0009通,即用TOFF指令的瞬时闭合延时断开点启动室内冷风机,用TONT01指令的延时闭合常开点启动二通阀,再通过TONT03延时启动压缩机,机组开始制冷;温控器撤消制冷信号,TON指令的延时闭合常开点即瞬时断开,二通阀和压缩机同时停止,由于TOFF指令的瞬时闭合延时断开点的存在,室内冷风机仍继续运行至TOFF指令的时间到。此时间可长可短,视工作需要而定。此时间长于下一次制冷信号的到来,即意味着室内冷风机在长期工作。

c)39～83程序步:机组手动/自动输出。手动时(即P0001常闭点恢复闭合),让压缩机启动的同时(即P048的常开闭合)也启动二通阀,以方便调整。用列信号与停止信号的常闭点并联,这样才能实现该设备的停止控制,此时的列信号是作为同步信号使用的。

d)84～103程序步:机组信号显示。从输出矩阵电路图得知:显示是P40～P43和P44～P47的输出组合。但是,P44～P47的输出需要依靠P40～P43作为同步信号,才能真正将需要显示的信号显示出来。如梯形图的P0001,只要1#机组的工作状态选择开关放在自动位置,该P0001点是通的,如果没有P0040信号的同步,则

动、或是#1机组过载、或是系统压力过高、过低、或是电源单相了,这显然是不允许的。T04和T05是组成系统压力过低时,指示灯以3s的间隔进行闪亮的振荡电路。

e)104～109程序步—机组报警。f)110程序步—END。

7　结语

该冷库工程项目在科学设计、合理配置的基础上,注重环保、消防、管线路达标,以优质的冷库工程品质,保证客户对恒温冷库的控制要求。参考文献:

[1]管正,吴澎.AutoCAD脑绘图简明教程[M].北京:清华大学

出版社,2005.

[2]国家国内贸易局.冷库设计规范GB50072-2001[S].2001.

收稿日期:2009203230

(上接第127页)

根据标准化顺序统计量的分布及其在显著度α下的临界值g0(n,a)的大小,来判断粗大误差的存在位置。若

g1≥g0(n,a)或gn≥g0(n,a),则判断F(1)或F(n)含粗大误

1eec1=,c2=,…,cm=

σσσ

-k-(m-1)k

差,将其剔除。对剩下的测量值重复以上过程再次判断,直至本组测量值中不再含有异常数据为止。剔除某个异

常数据后,算法中的n相应改变。显著度α取0.01,在处理时可先查表取得g0(n,a)值,将结果保存,在算法运行时直接调用。

2.2　构建新的数据序列

剔除所有包含粗大误差的异常值后,用剩下的数据构造一个新的数据列:Fπ(1)Fπ(2),…,Fπ(M)(m≤n);Fπ(I)的先后次序要和它在原始数据列F1F2,…,Fn中位置的先后次序保持一致。

当k越大,δ越小,则给予新的采样值的权系数就越

大,而给予先前采样值的权系数就越小,从而提高了新的采样值在平均过程中的比重。k代表系统的纯滞后时间,当难以判断其数值时,可以反复取不同数值进行尝试,直至数据平滑度最好。也可利用最小二乘法求取加权系数Ci,使滤波后的数据以最小均方差逼近Fπ(i)数据列。

实践证明,在剔除含粗大误差的数据后再进行加权递推平均滤波处理,能够有效地平滑测试数据,对于周期性干扰、脉冲干扰等干扰因素有很好的滤波效果,而且算法的运算量不大,很好地解决了本设计中数据的在线处理。参考文献:

[1]潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术[M].北京:人民邮电

2.3　合理选择算法对数据进行处理

根据新构建的数据特征,为了能平滑测试数据,本设计中采用加权递推平均滤波法对此数据列进行数字滤波,这种算法对Fπ滤波算法计算表达式为:(I)所取得权值是不同的。

m

出版社,1999.

[2]张毅刚,彭喜源,等.MCS51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈

尔滨工业大学出版社,1999.

[3]王幸之,王雷,等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北

京航空航天大学出版社,2000.

[4]马明建,等.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学

F=

∑

i=1

CiFπi

m

式中,Ci是大于零的常数,满足∑Ci=1,Ci的选取用加权

i=1

出版社,1998.

[5]蒋焕文,等.电子测量[M].北京:中国计量出版社,2001.

系数法,即:

δ=1+e-k+e-2k+,…,+e-・160・

(m-1)k

收稿日期:2009208224

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