自动化冷库发展概述

摘要：当前我国国民经济以及人们生活水平逐渐提升,国民生活的质量已经收到一定的关注，同民生有着紧密关系的食品行业也出现较快的发展。基于此，本文论述了自动化冷库发展的相关内容。

关键词：自动化；冷库；控制

中图分类号：TN830文献标识码： A

引言

随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平逐渐提升，其消费观念也发生了一定的变化，其对食品结构以及需求处于全新的变化之中，绿色、保鲜食品成为当前现代人生活的必需品。在满足食品的安全、经济以及便捷等等需求驱动之下，我国国内低温食品消费量已经逐渐提升。因为我国地域较为广阔，因此要保证食品在加工、储存、输送以及销售等等流通过程之中确保品质，那么则就要求具备完善的低温冷冻冷藏设施、物流装备以及快速运作的物流机制。

1、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：

1.1、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。

1.2、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。

1.3、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。

2、自动化冷库发展现状

我国2012年大型冷库项目采用自动化控制解决方案（自动热气融霜、自动液位控制、自动温度控制等等）的比例在30%左右，与欧美发达国家（近100%）较大的水平，诸多的项目依然使用的是全手动系统做好控制，通常依赖的有着经验的制冷技术人员进行操控。当前的应用现状则是：

2.1、系统设计和选型

系统设计需要考虑到系统每一个部件之间的协调匹配，依据其具体的运行情况，对于每一个系统部件需要做好合理的选型。如此才可以发挥出每一个控制子系统之间的协同效应。然而，在初始成本以及一些其他因素的制约之下，一些冷库制冷系统设计以及选型通常出现“不匹配”的情况。

2.2、建造和安装

需要不断加强工程建设方面的工艺以及控制水平，保证系统安装的可靠性，比如说制冷管道的布置、管路支料架的搭建方法以及保温、外护的制作工艺等等。只有高质量的工程安装，才可以保证系统的设计可以有效地表现出来。当前，国内制冷系统建造安装市场的竞争相当激烈，从业公司质量存在诸多隐患。

2.3、管理和维护

冷库系统的稳定运行则是要求具有高质量的管理以及维护作为保障的。而我国在此方面同欧美发达国家之间存在一定的差距，操作人员的技术水平和制冷元件、系统厂家之间密切配合可以有比较大的提升空间。

3、自动化冷库应用现状

3.1、远程监控系统设计

3.1.1硬件设计

远程监控系统负责对冷库现场温湿度、压力、液位等信息的实时采集与监控与故障诊断。在此，设计了一个基于DCS多级计算机系统的远程监控系统，实现了分散控制、集中操作、分级管理、灵活配置以及组态方便的要求。该系统大致可划分为管理层、监控层及现场控制层，系统结构及各层配置如图1所示。

图一 冷库远程监控系统

管理层负责系统故障进行分析、判断，并根据专家系统提供的控制方案做出决策，以实现系统的高效与可靠运行，该层与现场监控层之间通过Internet网络进行信息交互。本地监控层主要负责控制现场控制层采集、存储冷库现场信息，并根据相关数据逻辑控制现场控制器以完成状态切换等任务。监控层软件设计内容包括人机操作界面、实时数据管理、历史数据管理、报警监视、日志管理、事故追忆及事件顺序记录等功能。现场控制层主要实现对冷库现场数据的采集、处理、存储以及状态切换的实现。

3.1.2、软件实现

考虑到系统开发效率、成本及运行效率等因素，且要求实现平台的无关性，系统软件设计采用C语言编程。此处着重对冷库单机蒸汽压缩制冷系统中的电子膨胀阀软件设计做部分说明，它的开启度受过热度(吸气温度－蒸发温度)的制约，利用PID算法计算出电子膨胀阀的理论开启度，并依据该理论值调节电子膨胀阀的实际开启度。

3.2、PLC冷库自动化控制系统

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。

4、结语

从上文的论述之中可以看出冷库自动化应用具有一定的优势，同时已具有十分丰富的具有可操作性的解决方案，在冷库建造的开始阶段应该把自动化控制考虑之中，而对于已运行多年的冷库而言，慢慢的自动化改造也可以产生安全、能效的诸多收益。当前我国在冷库自动化方面尚同西方先进国家之间具有一定的差距，需要在逐渐在关注“量”的同时也关注“质”的发展。

参考文献：

[1]胡日刚.浅谈PLC控制在自动化冷库中的应用[J].制冷与空调,2013,06:16-18.

[2]范凤敏.自动化冷库在中国:发展机遇与问题并存[J].制冷与空调,2013,06:23-28.

[3]王菲.试析自动化冷库设计的要点[J].黑龙江科技信息,2011,03:250.