自動化控制在冷庫建設中的應用

黃敬劍

摘要：隨著經濟和科學技術的發展，人們對冷庫的要求越來越高，因此，現在越來越大的的主流設計和生產廠家正在將自動化控制技術應用與冷庫生產中，因為其可以有效提高冷庫操作的準確性、合理性和可靠性。以下筆者將探討傳統冷庫存在的問題和當前自動化冷庫的優勢，提出自己對未來自動化冷庫的設計要點。

關鍵詞：自動化控制；冷庫；操作；節能

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

前言：自動化冷庫的建設可以提高冷藏產品質量、延長設備使用時間和節約人力，這對企業提高經濟效益意義重大，對資源節約和環境保護也有很重要的影響。但是當前我國的自動化控制技術在冷庫中的應用仍然存在著一些技術問題，筆者將就工作中的經驗加以分析，希望給大家一些有益的參考。

一、傳統冷庫設備工作中存在的問題

1、冷庫設備自動控制水平低，完全依賴于人工操作，而人的主觀能動性與技術水平等，因人因時等都有很大的差異，難以達到最佳控制。甚至有時會因為開機不當造成設備事故，或者因開機不及時，造成儲存物損壞或減少儲存物儲存周期，帶來重大的經濟損失。值班人員需要全天守候，帶來人工運行成本的支出。

2、壓縮機星--三角起動時對壓縮機設備以及電網沖擊，影響設備使用壽命；而且，設備起動完成后只能全速運行，通過調整回氣閥門（蒸發壓力）開口度來控制制冷能力。造成電耗浪費，設備故障率較高，運行的經濟性差。

3、?各分支庫根據儲物不同或出入庫情況變化以及保溫性能差異，難以做到各分支庫根據自身需求，分別自動調節制冷量，對原不需要制冷的分支庫造成過度制冷的浪費現象；蒸發器除霜以及冷卻水泵運行難以達到最佳效果。

二、自動化冷庫的主要特點和優勢

冷庫自動化往往需要通過先進的制冷設備、合適的系統匹配、靈活的應變措施和嚴格的運行管理得以實現。我公司在優化制冷工藝設計的基礎上，熟悉節能需要、結合項目特點，運用其專業知識，設計出完整和優化的冷庫節能自動控制方案。通過上位機+PLC控制、變頻控制、電動閥調節、控制點改造等一系列措施，實現冷庫的節能改造以及智能化控制，減少非正常原因造成的儲物質量損失，運行成本可以減少15%至30%以上，一般大中型冷庫節能改造，按綜合效益計算，一到二年內就可收回投資成本，具有很高的節能投資性價比。系統具有多點溫度參數的庫房溫度調節、變蒸發溫度調節、變流量調節、加設超限控制、自動除霜、循環水溫度閉環控制以及冷庫工藝操作需求的各種功能。

三、自動化冷庫的定義

自動化的概念是設備在缺少人工操作的情況之下，可以依照之前設定好的目標而啟動、運轉或者是停止。自動控制可以不斷降低勞動強度、

自動化控制，指的是設備在無人操作的情況下能夠按照預先設定的目標自動地啟動、運轉或停止。自動控制可以降低勞動強度、節約能源、延長設備使用壽命，然而從根本上來說其也是通過人工直接或者是間接的參與。自動控制可以不斷降低勞動強度，對于通過自動控制可以實現能源的節約以及逐漸延長設備的使用壽命，通常決定于：管理制冷系統的人如何對其進行設置以及操控，所以冷凍、冷藏立體冷庫要求有特殊的技術支持，通常包括的內容有：

1、依據整體的設施要求，存儲貨物要求的不同溫域，對于設施具有不一樣的要求。

2、執行設備的特性，執行裝備比如說貨架、堆垛機、穿梭車、輸送機等等設備都需要不斷同冷態環境要求之間相適應，確保冷態起制動以及冷態運行的可靠性。

3、熱流量特性，熱流量具有諸多形式：比如說貨物的輸入產生熱量的入侵，貨物的呼吸、庫內照明、庫門的開閉，比如說出入通道可以形成熱量的對流，如此的話都可以使得庫內溫度變化產生一定的影響，要求具有十分有效的調節措施。

自動化冷庫通常值指的是使用自動控制來進而實現制冷機房的正常運轉以及對系統進行調節，確保冷藏間的溫度在限定的范圍之內，這樣就可以確保冷庫儲存貨品的質量。冷庫自動化一般指的是制冷系統自動化、庫房貨物進出自動化、管理自動化等等3個方面，在這之中制冷系統自動化通常包括的內容有：機房制冷系統自動化、冷庫制冷系統自動化以及制冷系統安全自動化等等方面。

四、自動化冷庫的設計要點

1、整體設計要點分析

在設計自動化冷庫時,首先是規劃,開始規劃時一般要先從客戶端取得相關數據與參數,如用地、庫存量、儲存溫度、入庫溫度、出入庫的頻率等;其次,再與客戶進行更深入的交流,如庫板與制冷系統選型、出入庫方式等;最后得到最終的技術方案。

自動化冷庫的建設過程也必須嚴格管控,從地板的施工、庫板斷熱處理到冷凍庫門的安裝,都有相當高的技術含量,如果施工管控不良,會導致后續使用上問題不斷,能源損耗嚴重,可能會使一座20---30年左右的冷庫在5年左右就報廢。

自動化冷庫的土建工程,尤其是配備有軌巷道、堆垛機、高層貨架的自動化立體倉庫,庫面地基要防濕、防凍、地面要設保溫層外,地基還需具備足夠的承載能力,同時還須根據庫內設施位置確定排水通道。

庫內設施在結構上需要注意構建溫度應力的預防與消除,防止設施結構的“冷橋”效應,穿堂的合理配置,在庫內構件與庫體連接部位,電纜的出入通道,應當連續而均勻的覆蓋保溫材料,否則在實際的設計與施工中造成“短路”,形成“冷橋”會造成冷凝現象,構件表面形成水滴,會影響建筑中設備以及產品的安全,并導致金屬表面腐蝕,影響建筑物的正常使用。

2、冷庫結構設計分析

自動化冷庫,它是在不直接進行人工干預的情況下自動地存儲和取出貨物的設備。它由多列貨架構成貨位,用一臺堆垛機將貨物在水平左右、水平前后、垂直上下三個方向上移動,從而實現貨物在不同貨位上的存取操作。它以托盤為存儲單位,用戶可直接輸入物料所在的托盤號,堆垛機根據用戶指令在幾臺立體庫單元間運動,將所需貨物運至存儲位或取料口。

自動化冷庫技術主要包括:冷庫庫容的設定、內部空間應用于設備的布局、制冷設備與庫板的選用、地板的保溫設計等。應用到的主要設備有堆垛機、輸送機、貨架、冷庫庫門、制冷機組、保溫庫板、倉儲管理系統等。

3、PLC冷庫自動化控制系統的設計分析

本工程制冷控制系統擬采用集散式計算機控制系統（DCS）的方案（采用分布式控制的策略，分散控制，集中管理），通過制冷機房控制室的監控計算機實現制冷系統的集中監控管理?；赑LC的Modbus控制系統是一種可靠靈活的監控方式，其協議簡單規范，功能齊全，易于編程實現；通過Modbus通訊協議,使不同廠商生產的控制設備可以連接成工業網絡?，F代自動化冷庫技術要求利用計算機技術及各種檢測和控制元件，按照制冷工藝的要求，組成一個完善的控制系統。計算機通過操作人員設定的各種參數進行判斷，使制冷系統按照預置的程序執行，并能實現自我保護。即通過計算機人機界面可以實現對本系統中所有設備進行實時監控，監測冷風機的運行、停止與故障狀態，實現對溫度、壓力、液位等數據的集中數據管理、歷史數據存儲、計算機遠動控制等中央管理調節功能。

監控整個制冷系統的運行狀態包含各動力設備（水泵、風機、氨泵、蒸發式冷凝器等）的運行狀態，也可對其進行手動開?？刂疲ㄍㄟ^鼠標操作實現、通過豐富的畫面功能（包括系統流程圖、設備圖形、設備名稱等），使設備直觀明了，操作簡單易行）；各容器的液位顯示（貯氨器、循環桶、中間冷卻器），可實現高低液位報警；發生故障時系統發出聲光報警，通知操作人員及時進行處理。

通過Modbus總線式通訊協議分別將一、二期壓縮機、低壓循環桶、冷間溫度、風機運行狀態聯系到一起，使整個監控系統更加集中、全面。無論何種情況可以通過控制室的主控計算機監視各設備的運行狀態及檢測元件的實時數據。自動運行時，控制系統可以根據預置的程序和操作人員設定的參數自動開停各設備，并根據實際的負荷來控制壓縮機及其它輔助設備的開停及開啟臺數，達到無人值守和系統節能的目的。

結束語：隨著經濟的發展，將自動化技術應用與冷庫建設當中的優勢越來越明顯，同時也是未來的一個發展方向。另外，目前來說在冷庫生產企業和科研工作者的共同努力下，冷庫自動化技術已經初步成熟，但是同西方先進國家來說，我們還存在著一定的差距。未來幾年中國的冷庫市場仍然是非常廣泛的，而將自動化技術應用于冷庫減少有可以達到節能減排提升經濟效益的目的，所以我們亟需從粗放的以追求數量向精細化的追求產品質量轉變，加強和關注冷庫減少的技術含量，提高民族工業水平。

參考文獻：

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