一、引言

　　連云港天緣食品有限公司最近新建一座大型冷庫，它先后分兩期實(shí)施。2006年竣工的一期工程為三層，容積23000M3，容量5500噸（按肉類計(jì)算－－下同），2007年竣工的二期工程為四層，容積35000M3，容量8500噸，共計(jì)14個(gè)冷藏間，總?cè)莘e58000 M3，容量14000噸；另有凍結(jié)間4間，計(jì)40噸/日。冷藏間設(shè)計(jì)溫度為-22℃；凍結(jié)間原設(shè)計(jì)為-25℃，后來將冷風(fēng)機(jī)面積增加，實(shí)際能達(dá)到-30℃以下。

　　該工程由國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，制冷工藝安裝工程由煙臺(tái)冰輪集團(tuán)施工。原設(shè)計(jì)制冷工藝部分是手指令程序控制，計(jì)算機(jī)輔助管理。后來我們將制冷工藝系統(tǒng)改為全自動(dòng)程序控制，由冰輪集團(tuán)配合我們對圖紙作了部分修改。

　　冷庫制冷系統(tǒng)有氨系統(tǒng)和氟系統(tǒng)兩種。在小型冷庫中一般使用氟系統(tǒng)，它能比較容易地實(shí)現(xiàn)自控；大中型冷庫用的則是氨系統(tǒng)，由于氨制冷對安全性要求較高，而以前氨的自控元器件不過關(guān)、控制技術(shù)不成熟，搞自動(dòng)化的較少。現(xiàn)在，隨著技術(shù)進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)的制冷工業(yè)已經(jīng)成為可能。目前，有一些新建的冷庫在上自動(dòng)化，我省蘇南就有二、三個(gè)中型氨系統(tǒng)的自動(dòng)化冷庫，但設(shè)備都是全進(jìn)口的，利用國產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)氨系統(tǒng)冷庫全自動(dòng)控制的，連云港天緣食品公司冷庫在我省還是第一個(gè)。

　　冷庫采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制其制冷與配套動(dòng)力系統(tǒng)，可以保證了制冷設(shè)備和系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，達(dá)到高效、節(jié)能、安全的目的。據(jù)冰山集團(tuán)（原大連冷凍機(jī)廠）的資料介紹，自動(dòng)化冷庫較傳統(tǒng)冷庫一般可節(jié)電21％。天緣食品冷庫的機(jī)房（含二期容量）和一期庫房于2006年1月開始安裝，4月中旬進(jìn)行自動(dòng)控制的調(diào)試，5月中旬完成；2007年8月二期庫房竣工后并入使用。至目前為止已接近兩年，自動(dòng)運(yùn)行情況較好，對出現(xiàn)一些問題，及時(shí)作了適當(dāng)?shù)匦拚C明對氨制冷系統(tǒng)自動(dòng)控制是完全可行的。初步核算一年多來單位容量耗電量約為0.25kw.h/噸.日，是普通冷庫耗電量的二分之一至四分之一，低于國家二級企業(yè)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)0.3kw.h/噸.日，而且98％以上是用的低谷電，大大地降低了生產(chǎn)成本。
 

二、冷庫制冷系統(tǒng)與設(shè)備配置：

　　2－－1、系統(tǒng)配置

　　制冷系統(tǒng)分-35℃、-30℃、-10℃三個(gè)。-35℃系統(tǒng)用于凍結(jié)間，-30℃用于冷藏間。這兩個(gè)系統(tǒng)采用配搭式雙級壓縮循環(huán)，共用一個(gè)中間冷卻器（-10℃）和同一高壓級；高壓級還用于-10℃的空調(diào)系統(tǒng)，它通過兩個(gè)臥式蒸發(fā)器為加工間夏季空調(diào)提供-3—2℃的乙二醇溶液－－目前-10℃系統(tǒng)暫未上馬。

　　2－－3、制冷系統(tǒng)特點(diǎn)：

　　2－－3－－1、兩個(gè)低溫系統(tǒng)采取配搭式螺桿機(jī)雙級壓縮。單機(jī)雙級螺桿機(jī)大多是國外的產(chǎn)品，價(jià)格十分昂貴，而采用螺桿配搭式雙級壓縮可以以較低的投資，可以取得同樣的效果。具有節(jié)省系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用、降低了壓縮機(jī)的壓縮比、容積效率提高的優(yōu)點(diǎn)。本工程由于把-35℃、-30℃的高壓級與-10℃系統(tǒng)合并為同一系統(tǒng)，比起其各自為獨(dú)立的系統(tǒng)，可以大大減少壓縮機(jī)組的使用臺(tái)數(shù)，并使得壓縮機(jī)組在部分負(fù)荷下的運(yùn)行概率減低，增加系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，并節(jié)約了能耗，節(jié)省了投資。

　　2－－3－－2中間冷卻器使用了二次節(jié)流完全冷卻方式。該方式在國內(nèi)剛處于起步階段，其優(yōu)點(diǎn)是可以減少節(jié)流過程中的不可逆損失，減低了低壓循環(huán)桶的供液溫度（傳統(tǒng)的一次節(jié)流中間冷卻器盤管溫度比中間溫度高5－7℃，而二次節(jié)流完全冷卻向低壓循環(huán)桶的供液溫度即為中間溫度），從而提高了低壓級的產(chǎn)冷量。二次節(jié)流的中間冷卻器它除作低溫系統(tǒng)的中冷外，還兼作-10℃系統(tǒng)的循環(huán)桶，附帶了部分負(fù)荷，使單位功率的制冷量增大，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低，能取得更大的節(jié)能。由于沒有了獨(dú)立的中間冷卻器，使制冷系統(tǒng)的管道簡化了許多，也減少了初始的投資。

　　2－－3－－3、安裝了蒸發(fā)式冷凝器，節(jié)約了水、電能的消耗。

　　2－－3－－4、系統(tǒng)中安裝的‘多點(diǎn)自動(dòng)空氣分離器’，能夠連續(xù)不斷地將不凝性氣體從設(shè)備中分離出來，以維持系統(tǒng)工作的經(jīng)濟(jì)性。

三、冷庫自動(dòng)控制情況：

　　3—1、綜述：

　　冷庫自動(dòng)化由制冷工藝系統(tǒng)的自動(dòng)化和貯藏系統(tǒng)的自動(dòng)化兩項(xiàng)構(gòu)成。目前，我們所做的只是制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化－－-它包括自動(dòng)運(yùn)行控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測、自動(dòng)保護(hù)、數(shù)據(jù)的采集與處理，以及報(bào)表的自動(dòng)生成。

　　新型的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)。現(xiàn)代冷庫制冷系統(tǒng)自動(dòng)化的概念，應(yīng)當(dāng)是利用信息技術(shù)為依托，通過各種檢測和控制器件，按照制冷工藝的要求，組成一個(gè)較為完善的自控體系，使其在沒有人直接參與的情況下，對受控對象及生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，使設(shè)備與工藝系統(tǒng)按照預(yù)置的程序運(yùn)行，并能自動(dòng)保護(hù)。同時(shí)，對使用者提供人機(jī)對話界面, 能夠顯示各種參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)畫面。可以打印、輸出報(bào)表，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和歷史記錄地追憶。在授權(quán)的情況下，能自由設(shè)定系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　PLC(Programmable Logie Controller)是一種非常成熟的工業(yè)控制器，已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制。它用一臺(tái)專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，與主控柜上的PLC、機(jī)組上的PLC和設(shè)備上的PLC通過通訊電纜將數(shù)據(jù)采集、顯示，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測、控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及報(bào)警等功能，并可自動(dòng)記錄設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)數(shù)據(jù)及報(bào)警情況，以備查考。

　　3－－2、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：

　　控制系統(tǒng)采用工業(yè)總線型網(wǎng)絡(luò)，保證各節(jié)點(diǎn)之間的可靠通訊。系統(tǒng)為集中監(jiān)控、分散控制的控制模式。

　　整個(gè)控制系統(tǒng)可劃分為三個(gè)層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。

　　3—2—1、監(jiān)控層：由一臺(tái)配備了組態(tài)軟件的專用工控機(jī)，負(fù)責(zé)下位機(jī)（多個(gè)PLC）的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的參數(shù)配置、管理。在微機(jī)上顯示各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)動(dòng)態(tài)模擬畫面、對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成表格、定時(shí)或人為輸出到打印機(jī)打印，并可在授權(quán)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置點(diǎn)的數(shù)據(jù)設(shè)置。

　　硬件配置：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、通訊卡、通訊電纜等。

　　軟件配置：系統(tǒng)軟件（Windows/xp的操作系統(tǒng)），監(jiān)控組態(tài)軟件。

　　3—2－－2控制層：控制層由多個(gè)PLC組成，每個(gè)PLC都是一個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對本地設(shè)備即PLC的I/O點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。

　　通過通訊網(wǎng)絡(luò)將所有相關(guān)的數(shù)據(jù)上傳給上位監(jiān)控機(jī)。

　　主要硬件設(shè)備：PLC控制器、通訊卡、通訊電纜轉(zhuǎn)接器、人機(jī)界面、接口模塊、通訊電纜等。

　　軟件：PLC編程軟件、人機(jī)界面組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件。

　　3—2－－3設(shè)備層：設(shè)備層在整個(gè)控制系統(tǒng)中處于底層，是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)采集部分。主要包括執(zhí)行器、檢測單元。如果將PLC比作人的大腦，那么執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是人的手、腳，而檢測元件就是人的眼、鼻、耳。

 3－－3、系統(tǒng)控制功能

　　3－－3－－1、制冷壓縮機(jī)的控制

　　制冷系統(tǒng)采用自動(dòng)型制冷壓縮機(jī)，它是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。機(jī)組采用PLC 控制，每個(gè)機(jī)組使用一臺(tái)PLC來控制本機(jī)組的運(yùn)行，并進(jìn)行保護(hù)。

　　機(jī)組的人機(jī)界面可以就地顯示制冷壓縮機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，如排氣壓力和溫度、吸氣壓力、供油壓力和供油溫度、滑閥位置、開機(jī)次數(shù)、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間、主電機(jī)電流等。

　　機(jī)組上的PLC根據(jù)系統(tǒng)的需冷情況、吸氣壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)能量滑閥的位置，使機(jī)組運(yùn)行處在最佳的工作點(diǎn)。

　　機(jī)組的界面能記錄最后數(shù)次故障的情況，包括發(fā)生的時(shí)間、故障類別、故障時(shí)的數(shù)據(jù)，這有助于維修人員對發(fā)生的故障進(jìn)行分析。

　　機(jī)組具有完善的保護(hù)功能。它有排氣壓力超高、油壓差低、油溫高、吸氣壓力低、主電機(jī)過載、油泵電機(jī)過載、吸氣過濾器前后壓差過大等保護(hù)與報(bào)警功能。

　　為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行和適應(yīng)調(diào)試與維修的需要，制冷壓縮機(jī)的人機(jī)界面上設(shè)有‘本地’和‘遠(yuǎn)程’兩種控制方式。當(dāng) 控制模式設(shè)為‘本地’ 時(shí)，壓縮機(jī)的開停由人工控制；當(dāng)控制模式設(shè)為‘遠(yuǎn)程’時(shí)，壓縮機(jī)的開停為自動(dòng)；如果系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為‘自動(dòng)’，壓縮機(jī)設(shè)為‘本地’，系統(tǒng)不能開啟壓縮機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)不能自動(dòng)運(yùn)行。一般情況，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)為自動(dòng)，壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)為‘遠(yuǎn)程’。

　　3－－3－－2、系統(tǒng)的控制