基于PLC 的小型冷库自动控制系统的研究及应用

唐友亮　杨雪　高晓威

【摘 要】随着计算机控制技术的飞速发展和人们生活水平的提高，国内市场对冷库的控制系统又提出了新的要求。将PLC（可编程控制器）技术应用于冷库的控制系统，取代继电器，不仅运行可靠、性价比高，还降低了劳动强度和运行成本，实现了冷库对自动化高效运行的需求。

【关键词】冷库；控制系统；PLC

0 引言

随着社会经济的快速发展和人民物质生活水平的不断提高，人们对于生鲜冷冻食品的需求量也越来越大，小型冷库近年来有了快速的发展。但大多数小型冷库的压缩机控制仍采用继电器逻辑电路组成的控制器，不仅接线复杂，而且功耗高、可靠性差。整个冷库的运行多采用手动控制或者半自动控制，做到完全自动控制的较少，在冷藏物装卸、进出等方面，自动化程度普遍较低，劳动强度大。采用PLC替代原来继电器逻辑电路组成的控制器对压缩机进行控制，使冷库的运行态达到最佳效果，并对节能、减轻劳动强度有实际意义。

笔者以小型冷库为研究对象，采用PLC替代原来继电器逻辑电路组成的控制器对压缩机进行控制， 使冷库的运行满足自动化、低能耗的运行需求。

1 小型冷库控制系统结构

在小型冷库控制系统中，设计思想是采用PLC控制代替了传统的继电器控制，实现冷库的自动化运行。如图1所示，冷库控制系统由输入电路、PLC和输出电路组成。输入电路主要用于输入冷却物冷藏间的内部状态、电源状态和用户所设定的温度，包括冷却物冷藏间温度检测电路、电源检测电路和温度给定电路等。输出部件主要用于控制压缩机和温度显示，包括压缩机运行状态电路和温度显示电路。

2 小型冷库控制要求

本文以储藏经过冷却的果蔬品冷藏间为研究对象，其控制室温为0～2°C，相对湿度为85%～95%。以冷却物冷藏间的温度作为控制目标，根据温度与设定指标的偏差来决定压缩机的运行状态。该冷库控制结构流程图主要由PID控制器、变频器、压缩机、传感器、A/D转换器、D/A转换器组成。PID控制器由PLC来实现。

当经过冷却的果蔬品运送到该冷藏间后，PLC首先根据环境与冷库库温，对实际偏差值及偏差值的变化率进行PID运算，调整PLC的PID参数，并将运算结果传递给压缩机的变频器，改变压缩机的频率，控制送往冷凝器的输气量或制冷能量。当温度不在0～2°C时，压缩机制冷运行，温度开始慢慢下降，直至温度在0～2°C时。当库温达到0～2°C时，压缩机开始处于恒温运行状态。图2为压缩机循环控制流程图，图3为温度控制流程图。

3 冷库控制系统的软硬件设计

3.1 小型冷库电气主电路要求

本冷库的设计要求是用PLC程序实现自动化控制。当按下启动按钮，压缩机组制冷启动、冷库指示灯（绿）常亮，直至温度限位开关或库门位置开关动作，压缩机组恒温运行；温度限定开关或库门位置开关复位后，压缩机组制冷再次启动。如此反复运行。当冷库呼叫系统被启动后，压缩机组恒温运行，冷库指示灯（红）以1/1s闪烁，库内警报铃声响起，按下呼叫/警报解除按钮后，冷库正常运行；冷库消防警报启动后，压缩机组停止运行，冷库指示灯（红）以1/1s闪烁，库内警报铃声响起，按下呼叫/警报解除按钮后。冷库正常运行过程中，按下停止按钮随即停止。

3.2 PLC的选型

冷库控制系统要求能够简单、可靠、易维护、性价比高，而西门子S7-200系列的PLC恰恰具有连接方便、简单易懂、价格便宜的优点。在设计该冷却物冷藏间的电路控制系统时，采用的就是西门子S7-200系列的PLC。

根据小型冷库的电气控制要求，需要PLC监测的输入信号有启动/停止按钮2个、温度控制开关2个、报警控制控制开关3个、库门位置开关1个，共有输入信号9个。PLC输出控制信号有2个继电器、2个报警控制信号和2指示信号，共6点。根据PLC控制对象的特点和控制要求，将PLC的I /O口与相应的电气设备相连，达到控制和检测的功能。PLC的I /O口的分配具体见表1。

3.3 PLC的编程与调试

根据冷库运行的控制要求和s7-200编程规则，控制程序采用梯形图编制，如图4所示。在PC机上用STEP7 Micro WIN编程软件编制了冷库电气控制程序梯形图。程序编制完成后，下传至s7-200PLC中进行程序测试。经过测试、修改和试运行，最终实现了预定的控制要求。笔者将研究成果在宿迁市某冷藏厂进行了应用，实践结果表明，该控制系统不仅降低了劳动强度，还使运行成本降低1/3左右。

4 结束语

将PLC 技术应用于冷库控制系统，降低了劳动强度，提高了冷库控制系统的自动化程度，使系统的使用性和可靠性增加，达到了安全可靠运行和高效节能的目的，较好地适应了冷库自动化的发展要求。

【参考文献】

[1]张峰，等.基于PLC和触摸屏技术的船舶伙食冷库控制系统设计[J].中国修船，2014，27（8）.

[2]张洪臣，等.基于PLC的农村小型冷库微电脑控制系统设计与试验[J].农机化研究，2014（5）.

[3]郑庆东.基于PLC的小型冷库自动控制系统改造[J].大众科技，2011（9）.

[4]张君艳，等.PLC在小型冷库恒温控制系统中的应用[J].电气技术与自动化，2009，38（6）.

[责任编辑：杨玉洁]