CN201363991Y - 基于plc和人机界面的大中型冷库控制系统 - Google Patents

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孙学良
乔建友
张堃
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Abstract

一种基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统，工控计算机连接PLC机、故障纪录器；PLC机连接多个I/O接口，I/O接口分别连接模拟量输入通道MRD、模拟量输出通道MCD、开关量输入通道KRD、开关量输出通道KCD；模拟量输入通道MRD连接设置在冷库系统中的各种传感器，模拟量输出通道MCD连接设置在冷库系统中的各种执行机构，开关量输入通道KRD连接状态信号装置、开关量输出通道KCD连接工作信号装置。本系统提高大型冷库技术的综合现代化水平，达到“无人冷库”和“信息冷库”的自动化管理水平。

Description

基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统
技术领域
本实用新型属于大型制冷系统的自动化控制系统，特别涉及一种基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统。
背景技术
大型冷库的主体由数量众多的库房组成，冷冻间、冷藏间、加工间，这些库房温度要求各不一样，造成管理极大的不便。温度的设定和压缩机组的能量调节对操作人员来说是苦不堪言。采用传统手动操作控制劳动强度大、滞后性大、稳定性、可靠性、安全性差，难以实现优化控制。受人为因素影响大，造作失误的可能性较大。这些问题为冷库库房实时控制的提出创造了条件，也是本发明的目的和意义所在。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统。达到提高大型冷库达到“无人冷库”和“信息冷库”的自动化水平，
本实用新型的技术方案是：
一种基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统，其特征在于：工控计算机连接PLC机、故障纪录器；PLC机连接多个I/O接口，I/O接口分别连接模拟量输入通道MRD、模拟量输出通道MCD、开关量输入通道KRD、开关量输出通道KCD；模拟量输入通道MRD连接设置在冷库系统中的各种传感器，模拟量输出通道MCD连接设置在冷库系统中的各种执行机构，开关量输入通道KRD连接状态信号装置、开关量输出通道KCD连接工作信号装置
工控计算机连接远程报警装置。
PLC机连接人机界面参数设定和修改装置。
本实用新型效果是：
本系统提高大型冷库技术的综合现代化水平，达到“无人冷库”和“信息冷库”的水平全面提升冷库的自动化水平，本发明公开了一种基于PLC数据记录的控制系统，可应用于冷库库房群的实时控制。
1.对每个库房若干温度点的巡回检测，存储记录
2.对制冷压缩机及其他辅助设备的能量调节及其控制
3.对整个库房群进行集中监视和管理
4.对各个制冷设备故障，提出处理建议及远程报警(短信报警)
5.对各个制冷设备运行时间及运行费用进行计算。
通过PLC可以随时或定时自动记录各种运行数据，掌握各个设备运行状况，还可以准确地调整设备运行的时间和周期，达到节省人力、降低运行电耗的目的。
附图说明
图1是基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统的结构框图
图2是基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统控制软件的结构框图
具体实施方式
如图1所示的基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统：
整个系统硬件包括上位机和下位机。下位机通过PLC控制的数据采集模块完成对库房若干测温点的巡回检测，根据给定的设定温度，采用PID算法，通过能量调节模块完成对该库房控制，通过串行模块实现上位机下位机的通信，特有的动态显示模块可避免因网络故障造成系统瘫痪问题。上位机(工控电脑)则运行测控管理软件对整个冷库进行集中监视和管理。
如图2所示的系统软件包括上位机程序模块和下位机程序模块。上位机程序模块由WINCC编写。主要包括数据采集处理、参数设置及文件管理。上位机程序模块用PLC汇编语言编写，包括程序初始化、A/D转化，滤波、PID算法、显示、中断、和通信程序。
制冷压缩机的节能运行，在食品加工、储存中冷库是耗能大户，因此能否节能降低成本是企业提高效益的关键。制冷压缩机是最主要的用电设备，一般在设计中以最大机械负荷配机，以满足高峰期的要求。然而在实际运行中，由于存在加工、储存淡旺季变化，全年气候变化，每天昼夜变化和其他变化因素，以至于压缩机大部分时间处于小于设计工况运行，节能潜力巨大。
制冷压缩机自动控制的实现：
1.安全保护
2.自动起停
3.制冷压缩机自身能量调节
自动起停是根据库房负荷大小，即蒸发压力进行能量调节的粗调，压缩机自身能量调节属能量调节的细调，不同压缩机机种其调节方式不同，活塞机通过三通电磁阀，卸载油路达到有级能量调节；螺杆机利用步进电机控制油路滑阀，改变位置达到无极能量调节。把温度保持在设定温度为调节目标。
过程实时控制模型：
设定温度θ0和库温反馈θa相比之差输入控制器，由控制器算法输出Δu控制步进电机旋转，带动滑阀调节压缩机的能量输出，达到控制库温的目的。
控制方法选择：
1.数字滤波：生产现场由传感器检测的信号不可避免的要混杂一些干扰信号，故传感信号采用数字滤波。
2.PID调节：在连续控制系统中同时带有滞后时间的环节时，控制方法采用PID调节是较好的方法。
3.PID参数整定：比例增益Kp积分时间Ti  微分时间Td采样时间T对于温度、压力、流量、液面采用下列参数。
Figure G2009200957084D00031
4.传感器选择：采用铂电阻其有很好的稳定性和测量精度，测温范围宽，目前已经标准化。为消除连接导线电阻的不利影响，要采用三线制线路。
5.能量调节控制模块采用步进电机驱动器由PLC经PID调节算法后发出驱动控制信号。控制螺杆压缩机能量调节滑块，实现能量调节。
6.串行通讯模块使用RS-232双绞线将PLC与上位机(工控电脑)连接。
7.数据采集模块将库温、润滑油油温、冷凝压力、蒸发压力、环境温度等参数经A/D转换后传入PLC数据采集模块。
8.人机界面作为数据输入和冷库运行状态显示设备。实时显示各个冷库温度、状态(例如：降温、待机、除霜、停用)冷凝压力、蒸发压力、冷风机运行状态、制冷机组运行状态(停用、待机、满载运行、部分负荷运行)，蒸发式冷凝器的运行状态(风机运行、停止、水泵运行、停止)，油冷却器水泵运行、停止。等制冷设备的运行状态。
实时的温度曲线和历史曲线查询。故障显示及处理建议、故障历史记录。
使用软件：其功能层次结构如图2所示，整个控制系统的管理是通过在上位机运行的测控管理软件来完成的。根据对控制系统的需求分析，

Claims (3)

1、一种基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统，其特征在于：工控计算机连接PLC机、故障纪录器；PLC机连接多个I/O接口，I/O接口分别连接模拟量输入通道MRD、模拟量输出通道MCD、开关量输入通道KRD、开关量输出通道KCD；模拟量输入通道MRD连接设置在冷库系统中的各种传感器，模拟量输出通道MCD连接设置在冷库系统中的各种执行机构，开关量输入通道KRD连接状态信号装置、开关量输出通道KCD连接工作信号装置
2、根据权利要求1所述的基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统，其特征在于：工控计算机连接远程报警装置。
3、根据权利要求1所述的基于PLC和人机界面的大中型冷库控制系统，其特征在于：PLC机连接人机界面参数设定和修改装置。
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