小型冷库PLC自动控制系统设计及试验

小型冷库PLC自动控制系统设计及试验

作者：周密

来源：《环球市场》2019年第31期

摘要：随着人民生活水平的提高，对小型冷库的需求越来越大，与此同时对冷库温度的波动要求越来越小，采用压缩机的吸入压力作为检测参数，具有反应迅速，经济性能比高的特点。PLC在小型冷库控制系统中的应用，并针对小型冷库控制系统存在的问题，选用压力参数作为检测信号，采用S7-200CN替代原来继电器逻辑电路组成的控制器对小型冷库系统进行控制，使冷库的运行状态达到最佳。 关键词：小型冷库;PLC自动控制;设计

随着人民生活水平的提高，人们对小型冷库的需求越来越大，而且要求也越来越高。小型冷库的控制系统正朝着智能化方向发展，但是目前小型冷库的控制大多仍采用继电器逻辑电路组成的控制器，这种控制器具有接线复杂、功耗高、工作寿命短、可靠性、通用性及灵活性低的缺点。而可编程控制器PLC恰恰具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、使用方便以及功耗低等特点。

一、冷库PLC自动控制系统工艺流程

该冷库有4FS-7B半封闭型压缩冷凝机组，4FS-7B半封闭型高速多缸制冷压缩机设有移动套式能量调节机构，使用R22制冷剂，标准制冷量为7kW;冷藏温度在-15～-25℃之间。制冷剂R22首先经压缩机的吸气过滤器分离掉杂质后，进入制冷压缩机汽缸增压形成高温高压气体，进入油分离器进行油气分离，增压气体R22送入冷凝器中，由冷凝器进行放热，使其形成高压液体，并经节流后，形成低压液体，进入蒸发器交换热量，使冷库内的温度下降。蒸发后的制冷剂R22再进入压缩机循环，同时油分分离出来的润滑油经过滤器返回压缩机内，保证各机械部件的润滑。

二、冷库PLC自动控制工艺控制流程

（一）制冷是为了实现冷库的冷藏功能。冲霜是为了增加制冷效率，因为制冷一段时间后，空气中水蒸气会在制冷管路上形成霜，严重时可能结冰。因此，应适时的将霜融掉，增加热交换效率。当系统处于制冷状态时，可以选择自动或手动运行。手动运行时，先要选择要制冷的冷库房间号，再设定所需要的温度上下限值即可开机。开机指令发出后，系统运行。 首先，开启冷却水泵;然后，开启冷却塔风机;接着，开启需制冷的压缩冷凝机组和库房冷风机电机;启动确认后，开启制冷库房相应的供液电磁阀;最后压缩机将根据蒸发压力进行能量

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调节，进行正常运转降温过程。自动运行时，只需选择要制冷的冷库房间号，再设定所需要的温度上下限值即可，系统将根据温度上下限值自动开停机。

（二）自动冲霜根据每间库的累计运行时间进行。当本间库的运行时间到达设定值时，发出冲霜指令，系统自动冲霜。其过程为：首先，本间库的供液电磁阀关闭;然后，关闭冷风机电机;接着，开启本间冷库热电融霜;延时20min后，关闭热电融霜，冲霜过程完毕。 三、冷库PLC自动控制系统设计

（一）系统硬件设计。温度PT采集：根据控制系统的实际情况计算系统的输人输出点数，本着节约元器件，降低成本的原则，选用S7-200CNPLC作为控制器，该控制器选用CPU224.2块EM231-模拟量输入模块。CPU224集成了14输人，10输出，共24个数字量1/0点，可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量1/0点，或35路模拟量1/0点;13kB程序和数据存储空间，6个独立的30kHz;高速计数器，2路独立的20kHz;高速脉冲输出;具有PID控制器，2个RS485通信编程口;具有PPI通信协议、MPI通信协议和自由方式通信能力。 （二）系统软件设计

（1）冷风机控制：考虑到冷库面积较小，温度波动较小且分布均勻，故每间冷库设1只温度传感器，测取库温并将温度值输送到系统控制PLC，进行除霜控制及判断。

（2）冷风机除霜控制：除霜控制设有手动和自动定时除霜两种选择，采用实时时钟控制或定时时钟控制，除霜时间及除霜间隔时间可根据实际情况自由设定。由于热电除霜存在一定的危险性，而且除霜对库温的影响较大，电气方面加设可靠的电气互锁和库温过高保护，确保系统运行的稳定性和可靠性。

（3）库房温度控制主程序：如上所述，设定每一间库房温度的上下限，把设定温度在CPU中转化成压缩机的吸气压力并进行累加确定为设定的吸气压力，与检测的吸气压力进行对比，进而控制活塞的加载和减载。所以，库房温度的控制实际上是对电磁阀的控制。电磁阀通过自动、手动开关来选择压缩机的加载、减载的方式。在手动状态下，由手动按钮控制加减载;在自动状态下，压缩机入口压力检测元件PT来检测蒸发器输送来的R22气体的压力，并将信号转换为电动信号传给PLC的EM231接口信号输入端。PLC程序控制器主要用于冷库压缩机系统的能量调节，它采用定点延时、分级步进的调节方式，将控制参数（吸气压力）在额定值附近设4个定点值：上限、下限、过上限和过下限，最多可以有6级能级供用户使用。检测系统检测吸气压力值，若吸气压力值在上限与下限之间，说明制冷量与负荷基本匹配，控制器不改变当前能级状态;若负荷增大，吸气压力升高至上限与过上限之间，则延时一段时间后，控制器使系统能级自动增加一级;若吸气压力继续升高至过上限以上，则延时时间后，使系统能级再增加一级。相反，若吸气压力在下限与过下限之间，延时后自动递。

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四、结论

1.PLCS7-200和原来继电器逻辑电路组成的控制器分别对该冷库进行控制，设定库房温度为-20°，采用可编程控制器PLC可达到常规的继电器逻辑电路对冷库温度的控制。

2.可编程控制器PLC比常规的继电器逻辑电路的抗干扰能力强，稳定性好。在继电器控制系统中，器件的老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象是不可避免的。采用可编程控制器PLC，取代了常规的继电器逻辑电路的控制，节省了投资;保证了系统的长时间安全无故障运行，可以实时检测，反应快速快，减轻工人的劳动强度;解决了系统的不稳定性，缩短了控制系统的滞后时间，减少了系统控制误差，提高了系统的控制精度，使库房的温度达到最佳控制效果。 参考文献：

[1]单海校.PLC在小型冷库压缩机控制系统中的应用[J].海洋学报：自然科学版，2016，23（1）.