PLC在自动化冷库中的应用
阅读：530发布时间：2012-6-10
工艺控制流程
控制过程分为两个部分：制冷和冲霜。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，因此我们应当适时的将霜融掉，增加热交换效率。
2.1制冷
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；zui后压缩机将根据蒸发压力进行能量调节，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。
2.2冲霜
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，开启本间库冲霜水电磁阀和开启冲霜水泵；延时20分钟后，关闭冲霜水电磁阀，冲霜过程完毕。
3系统构成及配置
3.1控制系统描述
控制系统采用了集中监控、分散控制的模式，根据这一原则将整个冷库控制系统分为三个层次，即监控层、控制层、设备层。系统构成如下：
（1）监控层：通过采用主plc上的rs-485通讯接口经编程电缆转换为rs-232，然后可直接与上位机通讯。主plc实现数据采集，对库间内的各个受控设备的运行情况进行集中监测，动态的显示各个控制监测点的变化。装有组态王软件的上位机并对冷库的重要数据自动生成表格，定时输出到打印机打印，并可进行远程控制及控制设置点的数据设置。原则上计算机只参与系统的监控和管理，与控制整个冷库的人机界面（与主plc通讯）并列控制，克服了以往由于计算机故障而导致整个系统瘫痪的可怕后果。硬件配置：上位机、上位机网络连接卡、打印机、plc通讯电缆等。软件配置：操作系统软件为windowsxp，监控组态软件为组态王kingview6.02。
（2）控制层：控制层是整个控制系统的核心，在整个控制系统中起着“承上启下”的作用，plc控制是非常成熟的工业控制技术，本系统采用tsx3721001系列plc及其网络系统接受现场发来的数据信息（数字量或模拟量输入信号），经过其本身cpu中所储存的控制程序的运算与处理后，发出相应的指令，对现场设备进行控制。同时通过plc网络使得层内各个plc之间可方便的进行数据交流，并由主plc通过网络将所有相关的数据上传给上位监控机。主要硬件设备：plc控制器tsx3721001、通讯卡tsxscp114、人机界面、接口模块、通讯电缆等。软件：plc编程软件pl7、人机界面组态软件、microsoftoffice应用软件等。
3）设备层：设备层在整个控制系统的金字塔结构中处于底层，是整个控制系统的关键环节，主要包括库间的温度传感器、采集各个电动机工作电流的电流变送器、管路上的各种电磁阀、控制各个电动机和风机的接触器等等，直接与plc（控制层）相。
3.2制冷系统描述
整个制冷系统共配置4台半封冷凝压缩机组。冷凝压缩机组是整个系统的zui关键部件，机组采用自控领域的plc微电脑控制，通过模拟量和数字量的输入输出，对机组的运行进行控制和可靠保护。各种标准控制功能令机组在启动和整个运行过程中具有节能的特点，压力传感器可检测机组的吸气和排气压力，通过plc控制保证压缩机无级调节增减载。可靠*的滑阀机构可通过控制系统使机组的负荷自动调节，降低了机组的能耗，工作。通过温度传感器和压力传感器进行数据采集，可配合热负荷的实际情况，进行复杂的控制运算和pid调节功能，自动控制压缩机的加载和卸载，保持系统的冷量提供，保证库温的稳定，避免了压缩机的频繁开启。微电脑具有超前控制功能能及时预测故障的发生，并在故障发生前及时采取正确的措施，如在排气压力接近限定值时，控制系统将使压缩机自动卸载并发出故障报警信号，这些与传统采用压力开关的简单位式控制相比，不仅可以自我诊断传感器的好坏，更可以超前预诊断整个机组的运行情况，大大减少了故障停机的次数，增加了机组运行的可靠性。通过人机界面对话，可读到下列所有重要参数：
表1机组运行参数表
微电脑能记录zui后8次故障的情况，包括发生的时间、记录的数据，这有助于维修人员及时排除故障。机组具有下列自动保护功能：
表2机组自动保护功能
（1）冷风机控制：考虑到冷库面积较大，温度波动较大且分布不均匀，故每间冷库设四只温度传感器，取库温平均温度控制冷风机，采用日本理化或丹佛斯数显温控器进行控制、报警。并将温度值输送到系统控制主plc，进行除霜控制及判断。
（2）冷却塔控制：根据机组运行信号开循环水泵，根据冷凝压力控制器控制冷却风机的开停，水池自动补水。并具有缺水保护、冷凝压力超高报警功能。运行时遵守均衡磨损和备用自动投入原则。
（3）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。）由于热氨除霜存在一定的危险性，而且除霜对库温的影响较大，故每个除霜系统都采用丹佛斯的evra电磁阀和pmlx主阀进行控制，为保证系统的可靠性，过滤器、单向阀、卸压阀均采用丹佛斯*产品，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。另外，由于系统蒸发温度的不同，在荷捌室冷风机回气管pmlx主阀设丹佛斯cvp压力控制导阀调节系统的蒸发温度，确保整个系统运行的稳定性。
（4）热回收装置控制：根据水池水温控制水泵的开停，同时控制辅助电加热器的投入和切除。
4软件设计
4.1plc软件设计
plc软件共分为两部分：一部分是整个控制系统除压缩机控制系统的软件；另一部分是四台压缩机各自的程序软件。
其中软件设计考虑到系统重起后对设备和重要参数的保护，充分利用了micro系列plc编程软件提供的冷启动%s0，热启动%s1，扫描%s13对系统进行初始化，即复位所有设备状态，为下次开机作好准备。对需要保护的内部字进行保护，如设备运行时间，停机前设定好的参数等等。
由于tsx3721001有两个rs485通讯口，因此我们分别用来连接人机界面和上位机。但是鉴于modbus通信协议的限制，要想同时使用两个接口，我们只能在编制程序时，组态uniway协议。
4.2上位机软件设计
根据系统流程图，用简单线条勾勒出整个制冷系统图并配合kingview上位机软件中自带图库使监控画面生动形象，并且大大节约设计画面时间，把宝贵的时间用到编制程序和画面的组态中去。在制冷流程图里我们可以纵观全局，全面掌握整个冷库的运行情况。然后分别做每个各个冷库房间和压缩机流程的分画面，并通过制冷流程图里相应按钮实现切换功能。画面完成之后，我们将要连接plc设备。即在组态王软件中设备目录下，将com1连接到plc。组态完成画面如图2所示。
zui后，在组态王中建立变量，与将plc中的i/o点相对应，然后连接到画面中相应设备，实现系统的监控功能。
5结束语
该自控系统集中体现了法国schneider公司的plc控制技术和网络通讯技术以及组态王画面监控技术的优势，使整个自动化冷库的控制系统设计、调试时间大大缩短。
