自动化控制在冷库建设中的应用

黄敬剑

摘要：随着经济和科学技术的发展，人们对冷库的要求越来越高，因此，现在越来越大的的主流设计和生产厂家正在将自动化控制技术应用与冷库生产中，因为其可以有效提高冷库操作的准确性、合理性和可靠性。以下笔者将探讨传统冷库存在的问题和当前自动化冷库的优势，提出自己对未来自动化冷库的设计要点。

关键词：自动化控制；冷库；操作；节能

中图分类号：C35文献标识码： A

前言：自动化冷库的建设可以提高冷藏产品质量、延长设备使用时间和节约人力，这对企业提高经济效益意义重大，对资源节约和环境保护也有很重要的影响。但是当前我国的自动化控制技术在冷库中的应用仍然存在着一些技术问题，笔者将就工作中的经验加以分析，希望给大家一些有益的参考。

一、传统冷库设备工作中存在的问题

1、冷库设备自动控制水平低，完全依赖于人工操作，而人的主观能动性与技术水平等，因人因时等都有很大的差异，难以达到最佳控制。甚至有时会因为开机不当造成设备事故，或者因开机不及时，造成储存物损坏或减少储存物储存周期，带来重大的经济损失。值班人员需要全天守候，带来人工运行成本的支出。

2、压缩机星--三角起动时对压缩机设备以及电网冲击，影响设备使用寿命；而且，设备起动完成后只能全速运行，通过调整回气阀门（蒸发压力）开口度来控制制冷能力。造成电耗浪费，设备故障率较高，运行的经济性差。

3、 各分支库根据储物不同或出入库情况变化以及保温性能差异，难以做到各分支库根据自身需求，分别自动调节制冷量，对原不需要制冷的分支库造成过度制冷的浪费现象；蒸发器除霜以及冷却水泵运行难以达到最佳效果。

二、自动化冷库的主要特点和优势

冷库自动化往往需要通过先进的制冷设备、合适的系统匹配、灵活的应变措施和严格的运行管理得以实现。我公司在优化制冷工艺设计的基础上，熟悉节能需要、结合项目特点，运用其专业知识，设计出完整和优化的冷库节能自动控制方案。通过上位机+PLC控制、变频控制、电动阀调节、控制点改造等一系列措施，实现冷库的节能改造以及智能化控制，减少非正常原因造成的储物质量损失，运行成本可以减少15%至30%以上，一般大中型冷库节能改造，按综合效益计算，一到二年内就可收回投资成本，具有很高的节能投资性价比。系统具有多点温度参数的库房温度调节、变蒸发温度调节、变流量调节、加设超限控制、自动除霜、循环水温度闭环控制以及冷库工艺操作需求的各种功能。

三、自动化冷库的定义

自动化的概念是设备在缺少人工操作的情况之下，可以依照之前设定好的目标而启动、运转或者是停止。自动控制可以不断降低劳动强度、

自动化控制，指的是设备在无人操作的情况下能够按照预先设定的目标自动地启动、运转或停止。自动控制可以降低劳动强度、节约能源、延长设备使用寿命，然而从根本上来说其也是通过人工直接或者是间接的参与。自动控制可以不断降低劳动强度，对于通过自动控制可以实现能源的节约以及逐渐延长设备的使用寿命，通常决定于：管理制冷系统的人如何对其进行设置以及操控，所以冷冻、冷藏立体冷库要求有特殊的技术支持，通常包括的内容有：

1、依据整体的设施要求，存储货物要求的不同温域，对于设施具有不一样的要求。

2、执行设备的特性，执行装备比如说货架、堆垛机、穿梭车、输送机等等设备都需要不断同冷态环境要求之间相适应，确保冷态起制动以及冷态运行的可靠性。

3、热流量特性，热流量具有诸多形式：比如说货物的输入产生热量的入侵，货物的呼吸、库内照明、库门的开闭，比如说出入通道可以形成热量的对流，如此的话都可以使得库内温度变化产生一定的影响，要求具有十分有效的调节措施。

自动化冷库通常值指的是使用自动控制来进而实现制冷机房的正常运转以及对系统进行调节，确保冷藏间的温度在限定的范围之内，这样就可以确保冷库储存货品的质量。冷库自动化一般指的是制冷系统自动化、库房货物进出自动化、管理自动化等等3个方面，在这之中制冷系统自动化通常包括的内容有：机房制冷系统自动化、冷库制冷系统自动化以及制冷系统安全自动化等等方面。

四、自动化冷库的设计要点

1、整体设计要点分析

在设计自动化冷库时,首先是规划,开始规划时一般要先从客户端取得相关数据与参数,如用地、库存量、储存温度、入库温度、出入库的频率等;其次,再与客户进行更深入的交流,如库板与制冷系统选型、出入库方式等;最后得到最终的技术方案。

自动化冷库的建设过程也必须严格管控,从地板的施工、库板断热处理到冷冻库门的安装,都有相当高的技术含量,如果施工管控不良,会导致后续使用上问题不断,能源损耗严重,可能会使一座20---30年左右的冷库在5年左右就报废。

自动化冷库的土建工程,尤其是配备有轨巷道、堆垛机、高层货架的自动化立体仓库,库面地基要防湿、防冻、地面要设保温层外,地基还需具备足够的承载能力,同时还须根据库内设施位置确定排水通道。

库内设施在结构上需要注意构建温度应力的预防与消除,防止设施结构的“冷桥”效应,穿堂的合理配置,在库内构件与库体连接部位,电缆的出入通道,应当连续而均匀的覆盖保温材料,否则在实际的设计与施工中造成“短路”,形成“冷桥”会造成冷凝现象,构件表面形成水滴,会影响建筑中设备以及产品的安全,并导致金属表面腐蚀,影响建筑物的正常使用。

2、冷库结构设计分析

自动化冷库,它是在不直接进行人工干预的情况下自动地存储和取出货物的设备。它由多列货架构成货位,用一台堆垛机将货物在水平左右、水平前后、垂直上下三个方向上移动,从而实现货物在不同货位上的存取操作。它以托盘为存储单位,用户可直接输入物料所在的托盘号,堆垛机根据用户指令在几台立体库单元间运动,将所需货物运至存储位或取料口。

自动化冷库技术主要包括:冷库库容的设定、内部空间应用于设备的布局、制冷设备与库板的选用、地板的保温设计等。应用到的主要设备有堆垛机、输送机、货架、冷库库门、制冷机组、保温库板、仓储管理系统等。

3、PLC冷库自动化控制系统的设计分析

本工程制冷控制系统拟采用集散式计算机控制系统（DCS）的方案（采用分布式控制的策略，分散控制，集中管理），通过制冷机房控制室的监控计算机实现制冷系统的集中监控管理。基于PLC的Modbus控制系统是一种可靠灵活的监控方式，其协议简单规范，功能齐全，易于编程实现；通过Modbus通讯协议,使不同厂商生产的控制设备可以连接成工业网络。现代自动化冷库技术要求利用计算机技术及各种检测和控制元件，按照制冷工艺的要求，组成一个完善的控制系统。计算机通过操作人员设定的各种参数进行判断，使制冷系统按照预置的程序执行，并能实现自我保护。即通过计算机人机界面可以实现对本系统中所有设备进行实时监控，监测冷风机的运行、停止与故障状态，实现对温度、压力、液位等数据的集中数据管理、历史数据存储、计算机远动控制等中央管理调节功能。

监控整个制冷系统的运行状态包含各动力设备（水泵、风机、氨泵、蒸发式冷凝器等）的运行状态，也可对其进行手动开停控制（通过鼠标操作实现、通过丰富的画面功能（包括系统流程图、设备图形、设备名称等），使设备直观明了，操作简单易行）；各容器的液位显示（贮氨器、循环桶、中间冷却器），可实现高低液位报警；发生故障时系统发出声光报警，通知操作人员及时进行处理。

通过Modbus总线式通讯协议分别将一、二期压缩机、低压循环桶、冷间温度、风机运行状态联系到一起，使整个监控系统更加集中、全面。无论何种情况可以通过控制室的主控计算机监视各设备的运行状态及检测元件的实时数据。自动运行时，控制系统可以根据预置的程序和操作人员设定的参数自动开停各设备，并根据实际的负荷来控制压缩机及其它辅助设备的开停及开启台数，达到无人值守和系统节能的目的。

结束语：随着经济的发展，将自动化技术应用与冷库建设当中的优势越来越明显，同时也是未来的一个发展方向。另外，目前来说在冷库生产企业和科研工作者的共同努力下，冷库自动化技术已经初步成熟，但是同西方先进国家来说，我们还存在着一定的差距。未来几年中国的冷库市场仍然是非常广泛的，而将自动化技术应用于冷库减少有可以达到节能减排提升经济效益的目的，所以我们亟需从粗放的以追求数量向精细化的追求产品质量转变，加强和关注冷库减少的技术含量，提高民族工业水平。

参考文献：

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