一、引言
連云港天緣食品有限公司最近新建一座大型冷庫，它先后分兩期實施。2006年竣工的一期工程為三層，容積23000M3，容量5500噸（按肉類計算－－下同），2007年竣工的二期工程為四層，容積35000M3，容量8500噸，共計14個冷藏間，總?cè)莘e58000 M3，容量14000噸；另有凍結(jié)間4間，計40噸/日。冷藏間設(shè)計溫度為-22℃；凍結(jié)間原設(shè)計為-25℃，后來將冷風(fēng)機面積增加，實際能達(dá)到-30℃以下。
該工程由國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計院設(shè)計，制冷工藝安裝工程由煙臺冰輪集團(tuán)施工。原設(shè)計制冷工藝部分是手指令程序控制，計算機輔助管理。后來我們將制冷工藝系統(tǒng)改為全自動程序控制，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，搞自動化的較少?，F(xiàn)在，隨著技術(shù)進(jìn)步和計算機的發(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化，我省蘇南就有二、三個中型氨系統(tǒng)的自動化冷庫，但設(shè)備都是全進(jìn)口的，利用國產(chǎn)設(shè)備實現(xiàn)氨系統(tǒng)冷庫全自動控制的，連云港天緣食品公司冷庫在我省還是第一個。
冷庫采用計算機自動控制其制冷與配套動力系統(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)（原大連冷凍機廠）的資料介紹，自動化冷庫較傳統(tǒng)冷庫一般可節(jié)電21％。天緣食品冷庫的機房（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，自動運行情況較好，對出現(xiàn)一些問題，及時作了適當(dāng)?shù)匦拚?，證明對氨制冷系統(tǒng)自動控制是完全可行的。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。-35℃系統(tǒng)用于凍結(jié)間，-30℃用于冷藏間。這兩個系統(tǒng)采用配搭式雙級壓縮循環(huán)，共用一個中間冷卻器（-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：
2－－3－－1、兩個低溫系統(tǒng)采取配搭式螺桿機雙級壓縮。單機雙級螺桿機大多是國外的產(chǎn)品，價格十分昂貴，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)的運行費用、降低了壓縮機的壓縮比、容積效率提高的優(yōu)點。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)，比起其各自為獨立的系統(tǒng)，可以大大減少壓縮機組的使用臺數(shù)，并使得壓縮機組在部分負(fù)荷下的運行概率減低，增加系統(tǒng)的運行可靠性，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)運行費用降低，能取得更大的節(jié)能。由于沒有了獨立的中間冷卻器，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‘多點自動空氣分離器’，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、冷庫自動控制情況：
3—1、綜述：
冷庫自動化由制冷工藝系統(tǒng)的自動化和貯藏系統(tǒng)的自動化兩項構(gòu)成。目前，我們所做的只是制冷系統(tǒng)的自動化－－-它包括自動運行控制、實時監(jiān)測、自動保護(hù)、數(shù)據(jù)的采集與處理，以及報表的自動生成。
新型的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)是以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)。現(xiàn)代冷庫制冷系統(tǒng)自動化的概念，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)過程的運行狀態(tài)實時監(jiān)控，使設(shè)備與工藝系統(tǒng)按照預(yù)置的程序運行，并能自動保護(hù)。同時，對使用者提供人機對話界面, 能夠顯示各種參數(shù)的動、靜態(tài)畫面?？梢源蛴 ⑤敵鰣蟊?，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)自動化控制。它用一臺專用工業(yè)控制計算機作為上位機，與主控柜上的PLC、機組上的PLC和設(shè)備上的PLC通過通訊電纜將數(shù)據(jù)采集、顯示，實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測、控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及報警等功能，并可自動記錄設(shè)備運行的參數(shù)數(shù)據(jù)及報警情況，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。
整個控制系統(tǒng)可劃分為三個層次，即監(jiān)控層、控制層和設(shè)備層。
3—2—1、監(jiān)控層：由一臺配備了組態(tài)軟件的專用工控機，負(fù)責(zé)下位機（多個PLC）的集中監(jiān)控和系統(tǒng)的參數(shù)配置、管理。在微機上顯示各個監(jiān)測點動態(tài)模擬畫面、對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動生成表格、定時或人為輸出到打印機打印，并可在授權(quán)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置點的數(shù)據(jù)設(shè)置。
硬件配置：監(jiān)控計算機、打印機、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PLC組成，每個PLC都是一個獨立的子系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對本地設(shè)備即PLC的I/O點進(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。
主要硬件設(shè)備：PLC控制器、通訊卡、通訊電纜轉(zhuǎn)接器、人機界面、接口模塊、通訊電纜等。
軟件：PLC編程軟件、人機界面組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件。
3—2－－3設(shè)備層：設(shè)備層在整個控制系統(tǒng)中處于底層，是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(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、制冷壓縮機的控制
制冷系統(tǒng)采用自動型制冷壓縮機，它是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。機組采用PLC 控制，每個機組使用一臺PLC來控制本機組的運行，并進(jìn)行保護(hù)。
機組的人機界面可以就地顯示制冷壓縮機組的運行參數(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、開機次數(shù)、累計運行時間、主電機電流等。
機組上的PLC根據(jù)系統(tǒng)的需冷情況、吸氣壓力的變化自動調(diào)節(jié)壓縮機能量滑閥的位置，使機組運行處在最佳的工作點。
機組的界面能記錄最后數(shù)次故障的情況，包括發(fā)生的時間、故障類別、故障時的數(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、主電機過載、油泵電機過載、吸氣過濾器前后壓差過大等保護(hù)與報警功能。
為了實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行和適應(yīng)調(diào)試與維修的需要，制冷壓縮機的人機界面上設(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，壓縮機的開停由人工控制；當(dāng)控制模式設(shè)為‘遠(yuǎn)程’時，壓縮機的開停為自動；如果系統(tǒng)運行狀態(tài)為‘自動’，壓縮機設(shè)為‘本地’，系統(tǒng)不能開啟壓縮機，整個系統(tǒng)不能自動運行。一般情況，系統(tǒng)運行狀態(tài)為自動，壓縮機應(yīng)設(shè)為‘遠(yuǎn)程’。
3－－3－－2、系統(tǒng)的控制
