冷库自动控制

务ｌ　匐　化　冷库自动控制　刘敏娥，姜珊，杜丽芬　（大连冰山嘉德自动化有限公司，大连１　１６０２４）　摘要：采用冷库专用控制器，通过嵌入式软件与组态软件实现了冷库控制的智能化、模块化、网络　化，用于手动冷库、自动冷库、小组合库的控制，构成系统方便，并且由于其具有通讯功能，　很方便的与压缩机组及其它的控制设备的控制器联网，构成一个全自动的制冷控制系统，并可　方便的传输数据进行统一管理，从而实现冷库的全自动控制，节省能耗，具有广泛的市场前景。　关键词：嵌入式软件；通讯；组态软件　中圈分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００９—０１　３４（２００６）１　Ｏ－００５８—０２　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏＩ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｌｄ　ｓｔｏｒｅ　ＬｌＵ　Ｍｉｎ—ｅ，ＪＩＡＮＧ　Ｓｈａｎ。ＤＵ　Ｌｉ—ｆｅｎ　（Ｄａｌｉａｎ　Ｂｉｎｇｓｈａｎ　Ｇｕａｒｄｉａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ＣＯ．，ＴＤ，Ｄａｌｉａｎ　１　１　６０２４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｆｏｒ　ｃｏｌｄ　ｓｔｏｒｅ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｃｏｌｄ　ｓｔｏｒｅ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚｅｄ，　ｍｏｄｕａｌａｒｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ａ　ｎｅｔｗｏｒｋ，ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｍａｎｕａｌ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｏｒ　ｓｍａｌｌ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｓｔｏｒｅ’Ｓ　ｏｎ￣ｏｌ，ｃｈａｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ，ｅａｓｉｌｙ　ｍａｋｅ　ａ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ　ｕｎｉｔ　ｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｂｙ　ｉｔ’Ｓ　ｃｏｍｍｕｎｉ—　ｃａｔｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ＳＯ　ｆ０ｒｍ　ａ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｅｆｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ。ｔｈｅ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｉｍｉｔｔｅｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｍａｎａｇｅｄ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｌｙ　ａｎｄ　ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ，ｔｈｅｎ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ａ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｌｄ　ｓｔｏｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ，　ａｓ　ｉｔ’Ｓ　ｅｎｅｍｙ　ｓａｖｉｎｇ，ｉｔ　ｈａｓ　ａ　ｂｒｏａｄ　ｍａｒｋｅｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｅｓｔｅｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｃｏｍｍｕｎｉａｔｉｃｏｎ；ｃｏｎｆｉｇｕｍｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　０概述　冷库的主要任务是使冷间温度，相对湿度保持　在食品冷藏工艺所要求的变化范围内，以保证易腐　食品的质量在贮存期间不发生明显变化，干耗不至　过大。目前国内大部分冷库均设有冻结间，冻结物　冷藏间（低温冷藏间），冷却物冷藏间（高温冷藏间）和　冰库。由于各冷间的使用特性和要求各不相同，所　以不同类型的冷间的自动控制在具体做法上也有所　不同，但自动控制原理基本上是相同的。　１冷库控制器硬件设计　我们的设计方案特点如下：一个库间的自动控　制；供液电磁阀、风机、冲霜３路继电器输出；冷　库控制温度输入；电流互感器次级０～１Ａ的电流输　入；４路２２ＯＶａｃ控制和安全保护输入；２路２２０Ｖａｃ　自动，停止，冲霜旋钮输入：３位数码显示，６个ＬＥＤ　灯和２个按键；远程ＲＳ４８５　Ｍｏｄｂｕｓ通讯。控制器　通过按键操作，在ＬＥＤ及数码管显示工作模式和运　行中的各种信息。通过两线制Ｒ　Ｓ４　８　５总线及　ＭＯＤＢＵＳ通讯协议，与上位机通讯，冷库控制器具有　目前国内的产品能够达到冷库自动控制。按照　以前的控制方式，在自动冷库系统中，都需要工程　技术人员去编制ＰＬＣ程序；在软、硬件编制和设计　２路模拟量输入测量通道，可以接入１路电流１路热　敏电阻信号，通过１６ｆ８７７内部的多路开关切换，分别　选中各个通道，采集现场模拟量。控制器的电源２２０　Ｖａｃ　５０Ｈｚｏｒ６０Ｈｚ　３ＶＡ；工作环境：０＊Ｃ～５５￣Ｃ；外　中既困难又繁琐；劳动力成本高，工程总造价高。若　采用标准的嵌入式软件来实现，可以省去大量的编　程时间；控制方式不会因为设计者的差异而不同；　同时采用了“模块化”设计方式，类似于编程中的　形尺寸：宽？０ｍｍ×长９５ｍｍ×高６５ｍｍ。可以通　过导轨安装或在面板上开孔后镶嵌在面板上。硬件　设计框图如图１。　子程序调用，方便、快捷，大大提高设计效率，节　省了人力、物力。　艘稿日ｌ：２００６．０５．２２　作者简介：刘敏娥，大连冰山嘉德自动化有限公司。　［５８１　第２８卷第１０期２００６－１０　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ　勺　化　—是否　＝＝＝　除霜　：ｌＩ！．．．．．一　判断控制模式＞＞盟　　开热氨电磁阀　断是否到冲霜时回＞　图１硬件设计框图　控制上下限比较／）＞　卜—一　２冷库控制器软件设计　“嵌入式系统”是指应用程序和操作系统与计　算机硬件集成在一起的系统。简单地说，所谓嵌入　式系统就是用户自己开发设计板子，板上有微处理　时开热氨电磁阀　时开供液电磁阀　执行赊霜周期　时关热氨电磁阀　器和各种芯片，其软件部分常常烧在ＲＯＭ或Ｆｌａｓｈ　中，工作方式类似于ＢＩＯＳ。大多数情形下嵌入式软　件是用Ｃ语言编写的。　返回　ｌ　图２主程序流程图　冷库控制器上电后，主程序先完成对系统参　数、全局变量、ＡＤＣ、串行通信口等的初始化工作。　上僦工　一关一　一　通信处理程序处于接受状态，同时，读取现场冷库　控系统极大地减少了冷库管理人员的工作，而且系　温度、温度控制上限、温度控制下限、风机电流和　力等模拟信号及机房、库房设备较多，采用这种监　统运行安全可靠。冷库控制方案，信号采集、设备　运行控制由专用控制器来完成，将其安装于冷库相　应控制箱内，置于现场，每一单元可独立控制，根　据制冷系统的相应配置，可自动或手动控制冷库设　备的运行，并可将冷库设备运行状态、冷库参数等　以通讯的形式，通过一根通讯线传送到控制室的电　一　的状态是否正常。在每个主循环里都要判断冷库控　安全连锁、风机运行反馈及风机过载等开关量输入　制器的控制模式，判断是手动模式、自动模式和除　霜模式。串行通讯接口被设置成可收发的８位、无　奇偶校验、二位停止位、９６００波特率。主程序流程　图如图２所示。　脑中进行监视和管理。　３监控软件的实现　近年来，由于人们生活水平的提高，对于食品　的冷藏保鲜技术要求随之提高，大冷库增多。根据　客户要求，我们有针对性地进行设计，开发出人机　界面友好的上位机监视系统，　完成所有运行参数显示，模拟　设备运行状态，直观地反映了　冷库运行的全貌，画面制作力　求直观且操作方便。并根据冷　４经济效益分析　我公司每年承接百余座冷库工程项目，按照平　均每个项目８个库间，每个库间装有２台５．５ｋＷ的　冷风机，库间的照明由控制箱控制，温度传感器置于　表１此冷库项目节约资金表　库运行特点，可进行各种参数　的设定，根据设定值自动控制　库温和提示开启压缩机台数等。　由于大型冷库的温度、湿度、压　第２８卷第１０期２００６—１０　【５９Ｊ　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｉ　ｌＩ８　似　风机回风处，控制室离库间的平均距离为５０ｍ，库　时，年耗电费为５．５＊２＊５＊８＊３６５　０．６２３＝１００，０５３．８０元，　房高度为５ｍ计算，表１即为此冷库项目施工中节约　共节约电费１６０，０８６．０８—１００，０５３．８－－６０，０３２．２８元。１００个　的管线数量及资金。　冷库工程年节约电费６，００３，２２８元。　这样一年１００个冷库项目共节约管线的资金为　由此可见，此项产品具有大力推广的潜力，与　１４５９９．５　１００＝１，４５９，９５０．００元人民币。　手动冷库相比，产生的经济效益每年约为７４６．３万　我公司的冷库系列控制器专为各种冷库的优化控　元，可见创造的社会效益是不可忽视的。　制而设计，可达到节能控制的目的。我们的冷库控制　器根据预先设定的控制温度上下限来自动控制风机开　参考文献：　【ｌ】胡寿松．自动控制原理【Ｍ】．科学出版社，２００１：４８．１ｌ２．　停，因而节约了大量的电能。还是按照上面的例子计　【２】王凤如．自动控制原理实验教程【Ｍ】．高等教育出版社，　算，一个冷库工程原手动控制，风机平均每天运行８　２００４：３０—３４．　小时，一年的耗电为５．５　２＊８＊８＂３６５＝２５６９６０ｋＷ·ｈ每度　【３】王幸之．单片机应用系统抗干扰技术【Ｍ】．北京：北京航空　电的工业价格为０．６２３元，这样每年的电费为１６０，０８６．　航天大学出版社，２０００：７８—８６．　０８元。实现自动控制后，风机平均每天只需运行５小　【４】湖北工业建筑设计院《冷库控制》编写组．冷库控制【Ｍ】．　中国建筑工、Ｉ　出版社　１９８０：２０—６０．　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼●　鱼‘　囊‘　鱼‘　囊‘　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼‘　鱼Ｉ　鱼‘　鱼‘　鱼‘　囊‘　鱼‘ｊ鱼‘　鱼‘　鱼‘　【上接第３２页】　（７）“ｏｄｅ２３ｔｂ”：属于ＴＲ－ＢＤＦ２算法，适合于求解　【ｌ】杨平，张云安．基于Ｍａｔｌａｂ永磁同步电机控制系统建模仿　刚性问题，对于求解允许误差比较宽的问题效果好。　真【Ｊ】．电机技术，２００５，（２）．　（８）“ｄｉｓｃｒｅｔｅ”：用于处理非连续状况的系统模型。　【２　ＣＨＡＲＬＥＳ　２１Ｋ，ＪＲ，刘新正，等．电机学（第六版）【Ｍ】．电子工　业出版社，２００４．　４结论　【３】李三东，等．基于Ｍａｔｌａｂ永磁同步电机控制系统的仿真建　从上述仿真结果中可以得出，仿真算法的选择　模【Ｊ】．江南大学学报，２００４，（２）．　【４】周渊深，等．交直流调速系统与Ｍａｔｌａｂ仿真（第一版）【Ｍ】．中　就是针对不同类型的仿真模型，根据各种算法的特　国电力出版社，２００４．　点、仿真性能与适应范围，正确选择算法，以得到　【５】张立勋，等．直流调速系统设计及仿真【Ｊ】＿应用科技，２００５　最佳的仿真结果。　（６）．　参考文献：　【６】李威震，于敬玲．基于Ｍａｔｌａｂ的双闭环可逆直流调速系统　的仿真研究…．计算机仿真，２００４，（１１）．　【上接第５１页】　器上，可以是ＰＣ，ＡＬＰＨＡ或其他任何类型工作站，可　４　结语　以是单机或网络多机。　ＧＥ　Ｃｉｍｐｌｉｃｉｔｙ监控系统有如下特点。开放性：　对就地热再生机组的铣刨装置的研制已经基本　不依赖于特定的硬件环境兼容性：具有良好的软件　结束，我们对其模拟装置进行了大量的试验，该装　兼容性和可移植性；适应性：系统具有硬件／软件良　置完全满足高等级沥青路面翻修工程中对铣刨装置　好的可伸缩性；灵活性：系统组态灵活，适应分层，分　的要求，翻修后的沥青路面也完全达到高等级沥青　布，分散型控制；可靠性：系统可具有全方位冗余（包　路面的要求。　括网络，主服务器，人机工作站，外部设备，通讯控制器，　参考文献：　数据库和过程任务等）ｌ强大的数据库功能：国际标准　【ｌ１常魁和，高群．公路沥青路面养护新技术［ＭＩ．北京：人民交　ＳＱＬ，支持ＯＤＢＣ和动态数据交换ＤＤＥ，具有冗余切　通出版社，２００１．　换和６４层组合数据特征等。　【２】范振华，吴道流．就地热再生技术在中国的应用【Ｊ】．筑路机　铣刨装置采用这个组态软件可以对滚子的功率、　械与施工机械化，２０ｏ２，５．　【３】王国栋，吴道流．维特根４５００型热再生机组【Ｊ】．筑路机械　转速、铣刨的深度、垂直进给量、水平进给量等参　与施工机械化，２００２，２．　数进行监控，这些参数的变化对于操作者一目了然。　１６０１　第２８卷第１Ｏ期２００６—１０