毕业论文：冷冻库的设计.doc

江苏财经职业技术学院综合毕业实践说明书（论文）标题：plc在肉类冷冻库设计中的应用系 别： 机电工程系 专 业： 数控技术 学 号： 000000 姓 名： 000000 指导教师： 000000 二零零九年三月五日摘 要 冷冻库结构复杂，技术性强，冷冻库的使用、维修、管理，必须严格按照科学办事，认真执行国家颁布的有关标准和法规，做到安全、卫生、低消耗。随着plc技术的成熟与发展，plc技术在冷冻库的制冷、变频、控温、调整中都起着关键性作用。文中介绍了使用plc编程控制制冷系统运转，达到了控制冷冻库的运转、恒定温度控制、停止、容霜等动作。关键词：冷冻库设计, 可编程控制器(plc),恒定温度控制,容霜目 录摘要2目录3引言41 制冷系统介绍42 冷冻库的方案设计53 plc的电气控制要求64 plc的电气电路原理65 plc的程序框图136 冷冻库恒温plc电气控制梯形图说明147 冷冻库的维护、保养17结束语18致谢18参考文献18plc在肉类冷冻库设计中的应用引言在中小型的餐饮用冷冻库的设计中，plc技术开创了制冷机器通过预先设定的程序，达到我们想实现的动作的一种自动工作方式。过去我们都是用延时继电器或者人工手动控制等方法控制冷冻库内机器的开启停止，即浪费人力，也无法达到想要的恒温效果，从而会使工作复杂、工作不可靠、容易造成冷冻产品的品质问题。自从plc技术应用在冷冻库制冷的设计上，减少了许多设计中的不稳定因素，也使得操作更加简单，维修、检查和保养更迅速快捷。为保证良好的餐饮品质做出了杰出的贡献。1制冷系统介绍压缩机将冷冻剂压缩成高压饱和气体（氨nh3或氟里昂ccl2 f2），这种气态冷冻剂再经过冷凝器冷凝。 通过节流装置节流之后，通入到蒸发器中，将所需要冷却的媒介冷却换热。例如将蒸发器连接到楼里的各个房间，蒸发器内的蛇行管将同空气进行换热，再通过鼓风将冷气吹向房间的空气当中。而蒸发器蛇行管内的冷冻剂换热后变成低压蒸汽回到压缩机，再被压缩机压缩，这样循环利用就完成了制冷系统。制冷系统原理图如下图1所示。 图1 制冷系统原理图 2冷冻库的方案设计2.1设计参数设计条件：设计对象一层结构的冷冻肉制品冷藏库，冷冻库体容积约为80立方米（5m*8m*2m），-182冷藏库。外部环境参数：干球温度td=33.5 ，相对湿度rh=85；室内设计需求参数： -182冷冻肉制品冷藏库 干球温度td=-182 ，相对湿度rh=8590。所有肉类品必须离地15cm，以保证产品防潮、防止产品发生腐败、霉变。2.2冷冻库体施工说明该房间在建设时已经做好改造准备。只需要按照冷冻库设计规范gb 50072-2001 版本 做参考施工。2.3内隔墙墙体施工方法（1）墙体的施工首先是聚氨脂夹芯彩钢板的架设，聚氨脂夹芯彩钢板采用先进的偏心钩和沟槽钢板，偏心式的连接方式实现冷冻库板与冷冻库板之间的正确连接，优异的密闭性和结合性能最大程度的减少冷气泄露，彩钢板架设后用拉码固定。（2）在架设聚氨脂夹芯彩钢板时应尽量使用原块，t型板、墙板、角板组合的冷冻库在任意空间都可以设置，达到科学设计，简单实用，节约施工成本之效果,聚氨脂夹芯彩钢板的强度、隔热等性能优于聚苯乙烯夹芯板，彩钢板之间拼接时应充分贴平，需要切割时，其表面必须均匀涂布防水材料。（3）安装完成用散装聚胺酯发泡济封住漏缝。（4）在冷冻库内使用高约20cm的塑料塑模栈板。使产品离地15cm，保证产品品质。2.4制冷系统的设计（1）本设计选用一台10hp的制冷机组，冷量充足。计算时，所需的制冷量已列已入设计之范围内。(2)系统选用法国 美优乐牌 风冷全封闭式压缩机组，能稳定运行于设计的温度环境下。 (3)系统采用北峰高效冷风机，该风机具有大风量，低噪音，低耗电，射程远的特点。(4)系统制冷机组集中放置在一层平台，冷媒在库内直接蒸发。(5)制冷系统机组采用风冷却式，省却了冷却水系统，冷却效果好，9机组性能稳定。2.5机组的安装 (1)主机安装前要预先捣制基础，检查基础标高，坐标位置，形状和各部分的主要尺寸及预留孔洞是否符合要求。(2)机组安装必须平稳且在水平面上，若有偏差时必须垫铁找平，(3)系统采用铜管连接，冷媒主回路用直管，连接和拐弯采用紫铜管连接，不得使用胀管，连接方式采用氧焊。(4)冷媒管的保温采用pef保温套管，管道支吊架的形式和间距参考设备安装手册。3 plc的电气控制要求(1)用sj2检测电源缺相，有信号输出，系统便退出运行并报警。(2) 4台机组分别设置自动、手动2种工作模式，独立运行，互不干扰。(3)手动工作模式下：用按钮进行机组的启动/停止控制，进行参数整定，分别进行互不干扰。(4)自动工作模式下：由温控器自动控制机组的制冷和容霜。(5)制冷和容霜在任何情况下不能同时进行。除由温控器实现互锁外，还加入启动接触器的电气互锁和机械联锁装置，以保证其安全运行。(6)室内冷风机启动到压缩机启动，加入延时0180s可调。(7)压缩机停止到室内冷风机停止，加入延时0180s可调。(8)二通阀首先启动，延时(030s可调)启动压缩机。手动时同时启动。(9)二通阀首先停止，延时(030s可调)停止压缩机。(10)有下列信号，报警蜂鸣器鸣响：压缩机电机过载信号、高、低压控制器信号、机组制冷启动信号、机组容霜启动信号、电源缺相信号。(11)当机组的压缩机电机过载、高、低压控制器发出信号，压缩机及其风机即停止，室内冷风机延时停机。(12)系统设定的开机顺序为：室内冷风机开制冷主机开；为保持库内温度均匀，室内冷风机可以通过整定延时长于下一制冷信号的到来，这样风机就处于不停的状态，但是除霜时室内冷风机停。 4 plc的电气电路原理4.1 冷冻库恒温-主电路（1）冷凝器风机和室内冷风机都是由4台小型风机组成，生产厂商已在整机上将电路连接好，无法加入过载保护。(2)照明变压器系成品，另箱安装，二次必须重复接地。(3)单位：功率kw 未标注导线型号bvv 导线截面mm2(4)冷冻库恒温主电路图如图2所示。 图2冷冻库恒温主电路图4.2冷冻库恒温控制回路(1) 控制电路中的温控器电源开sa*，在自动时接通。(2) 4#机组的控制回路接至l3，且无ka0。(3) 电源信号颜色：l1黄、l2绿、l3红。(4) km1和km4设机械联锁，以策安全。(5)冷冻库恒温控制回路如图3所示。 图3冷冻库恒温控制回路4.3 冷冻库恒温-主机接线：选用lg主机 k7m-drt60u 1台 输入36点/输出24-点 系统的主机接线如下图4所示： 图4冷冻库恒温-主机接线4.4 plc的输入信号(1) 1x(01、02、03)三相电源信号。(3点)(2) 4x(sp1、sp2)高、低压控制器信号。(累计11点)(3) 4x(kh)压缩机电机过载信号。(累计15点)(4) 4x(wj9、wj10)温控器制冷信号。(累计19点)(5) 4x(wj7、wj8)温控器熔霜信号。(累计23点)(6) 4x(sb1、sb2)压缩机及风冷机手动启/停信号。(累计31点)(7) 4x(sb11、sb21)室风冷风机手动启/停信号。(累计39点)(8) 4x(sb12、sb22)熔霜加热手动启/停信号。(累计47点)(9) 4*run/stop自动/手动选择。(累计51点)说明： 报警蜂鸣器消音信号(改用程序延时消音) 。 0以下库内报警按钮信号(不经系统，直接报警)。 冷冻库温传感器直接接入温控器的(5-6)端子、熔霜传感器直接接入温控器的(3-4) 端子4.5 plc的输出信号(1) 4x(km1)压缩机及风冷机启动接触器。(4)(2) 4x(km3)室风冷风机启动接触器。(累计8点)(3) 4x(km4)熔霜加热启动接触器。(累计12点)(4) 4x(ya)二通阀启动继电器。(累计16点)(5) 4x(hg0)机组自动指示。(累计20点)(6) 4x(hy0)机组手动指示。(累计24点)(7) x(ha)压缩机电机过载报警蜂鸣器。(累计25点)(8) 4x(hg1)压缩机及风冷机运行直接用接触器触点接通指示灯显示。(9) 4x(hg2)室内冷风机运行直接用接触器触点接通指示灯显示。(10) 4x(hy2)熔霜加热运行直接用接触器触点接通指示灯显示。(11) 1x(hy、hg、hr)三相电源直接接通指示灯显示。(12) 6警铃(直接接受库内报警按钮信号报警)。 4.6 冷冻库恒温-输入扩展电路如图5所示。用移位指令，以f0090的20ms扫描刷新p40p43晶体管输出，给p001cp0023送去取样电源，这样就得到了4x8=32点的输入信号扩展。它们的地址是： 4.6.1 压缩机及风冷机手动启动信号 (1) 1sb1p40*p1c (2) 2sb1p41* p1c (3) 3sb1p42* p1c (4) 4sb1p43* p1c 4.6.2压缩机及风冷机手动停止信号 (1) 1sb2p40*p1d (2) 2sb2p41*p1d (3) 3sb2p42*p1d (4) 4sb2p43*p1d 4.6.3 室风冷风机手动启动信号 (1) 1sb11p40*p1e (2) 2sb11p41*p1e (3) 3sb11p42*p1e (4) 4sb11p43*p1e 4.6.4 室风冷风机手动停止信号 (1) 1sb12p40*p1f (2) 2sb12p41*p1f (3) 3sb12p42*p1f (4) 4sb12p43*p1f 4.6.5 熔霜加热手动启动信号 (1) 1sb21p40*p20 (2) 2sb21p41*p20 (3) 3sb21p42*p20 (4) 4sb21p43*p20 4.6.6 熔霜加热手动停止信号 (1) 1sb22p40*p21 (2) 2sb22p41*p21 (3) 3sb22p42*p21 (4) 4sb22p43*p21 4.6.7 压缩机运行信号反馈 (1) 1km1p40*p22 (2) 2km1p41*p22 (3) 3km1p42*p22 (4) 4km1p43*p22 4.6.8 化霜反馈信号 (1) 1km4p40*p23 (2) 2km4p41*p23 (3) 3km4p42*p23 (4) 4km4p43*p23 图5冷冻库恒温-输入扩展电路图4.7冷冻库恒温-输出扩展电路图6所示。 4.7.1显示点的地址 （1) 工作状态显示 1hg0p40*p44 2hg0p40*p45 3hg0p40*p46 4hg0p40*p47 (2) 压缩机过载显示 1hy1p41*p44 2hy1p41*p45 3hy1p41*p46 4hy1p41*p47 (3) (常亮)系统压力过高(闪亮)系统压力过低显示 1hy0p42*p44 2hy0p42*p45 3hy0p42*p46 4hy0p42*p47 电源单相显示 1hg3p43*p44 报 警 显 示 hap43*p47 图6冷冻库恒温-输出扩展电路图5 plc的程序框图冷冻库恒温- plc的程序框图如下图，图8所示。 图7冷冻库恒温- plc的程序框图 6冷冻库恒温plc电气控制梯形图说明梯形图只绘出了1机组自动运行时的梯形图，各部分的工作情况如下：6.1 011程序步20ms输入电路的刷新扫描控制6.2 1238程序步机组自动运行温控器发出制冷信号p0009通，即用toff指令的瞬时闭合延时断开点启动室内冷风机，用ton t01指令的延时闭合常开点启动二通阀，再通过ton t03延时启动压缩机,机组开始制冷；温控器撤消制冷信号，ton指令的延时闭合常开点即瞬时断开，二通阀和压缩机同时停止，由于toff指令的瞬时闭合延时断开点的存在，室内冷风机仍继续运行至toff指令的时间到。此时间可长可短，视工作需要而定。此时间长于下一次制冷信号的到来，即意味着室内冷风机在长期工作。 6.3 3983程序步机组手动/自动输出 手动时(即p0001常闭端点恢复闭合)，让压缩机启动的同时(即p048的常开闭合)也启动二通阀，以方便调整。用列信号与停止信号的常闭端点并联，这样才能实现该设备的停止控制，此时的列信号是作为同步信号使用的。 6.4 84103程序步机组信号显示 从输出矩阵电路图得知：显示是p40p43和p44p47的输出组合。但是，p44p47的输出需要依靠p40p43作为同步信号，才能真正将需要显示的信号显示出来。如梯形图的p0001，只要1#机组的工作状态选择开关放在自动位置，该p0001点是通的，如果没有p0040信号的同步，则p0044长期有输出；当扫描至p0007、p0013、t0011和m0000时没有p41p43的同步，就分不清是1#机组自动、或是1#机组过载、或是系统压力过高、过低、或是电源单相了，这显然是不允许的。 t04和t05是组成系统压力过低时，指示灯以3s的间隔进行闪亮的振荡电路。 6.5 104109程序步机组报警 6.6 其它2#、3#、4#机组的梯形图 (1)输入电路刷新控制和缺相检测是公用的，不必改变。 (2)自动控制基本梯形图和3机组手动/自动输出有各自的梯形图。复制后只需更改编号即可。 (3)机组信号显示梯形图。复制后的同步信号不变，只需更改输入信号和输出编号即可。 (4)机组报警梯形图是公用的，只需从中并入各机组的报警信号即可。 (5)冷冻库恒温-plc电气控制梯形图如下，图8所示。 图8冷冻库恒温-plc电气控制梯形图 7 冷冻库维护、保养7.1冷冻库的库体维护、养护。(1)冷库新安装完毕或长期停用后, 再次使用, 降温的速度要合理: 每天控制在8-10为宜, 在0时应保持一段时间。 (2)冷冻库板保护: 注意使用中应注意硬物对冷冻库体的碰撞和刮划。因为可以造成冷冻库板的凹陷和锈蚀，严重的会造成冷冻库体局部保温性能降低。(3)密封保护，由于装配式冷库是由若干块保温板拼而成，因此板之间存在一定的缝隙，施工中这些缝隙会用密封胶密封，防止空气和水分进入。所以在使用中对一些密封失效的部位及时修补。(4)地面保护，一般小型装配式冷库的地使用保温板，使用冷库时应防止地面存有大量的冰和水，如果有冰，清理时切不可使用硬物敲打，损坏地面。7.2制冷机组风机设备制冷系统保养(1)运转机组要经常观察压缩机的油面及回油情况及油的清洁度，发现油脏或油面下降要及时解决，以免造成润滑不良。 (2)冷机组要经常清扫风冷器使其保持良好的换热状态。 (3)风冷机的蒸发器要经常检查除霜情况，除霜是否及时有效，会影响制冷效果，导