基于PLC的冷庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc

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目錄基于PLC的冷庫(kù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【實(shí)用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載TOC\o”1-3＂＼ｈ\ｚ\uHYＰERLＩＮK\l"_Toc242５2０３９3"1緒論1HＹPERLINＫ\l"_Ｔoc24２520394”1．１冷庫(kù)系統(tǒng)研究背景11.2國(guó)內(nèi)外冷庫(kù)發(fā)展現(xiàn)狀３1．3PLC在冷庫(kù)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介4１.4本論文做的主要工作６ＨＹPEＲLIＮK\l"_Ｔoc2４2520398＂2冷庫(kù)系統(tǒng)概述7ＨＹＰERLINK\l”_Toc242５20399＂2.1冷庫(kù)的組成72。1.１主庫(kù)7制冷壓縮機(jī)房和設(shè)備間８2．1．３其他設(shè)施9２．2冷庫(kù)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)92。2。1系統(tǒng)框架１02．2。２溫度控制流程１12。3冷庫(kù)系統(tǒng)配件的選取12HＹPＥＲLＩNＫ\l”＿Toc２42520407＂２．3。１壓縮機(jī)組的選取1２ＨＹPERLINＫ\l＂_Toc242５20408"2.３。2變頻器的選取1３2．3。3A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的選取１4HＹPERLINＫ\l"_Toc２４２52０41０"2.3。4傳感器的選取15HYPERLINK\l”_Ｔoc24２520411＂2．4冷庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)１52.4．１RS—4８5總線(xiàn)16ＨＹPEＲLINK\l”_Toc2425２041３"2．4.2CPU3１５—２ＤP主從站172。4.3人機(jī)界面1８HYＰERLIＮＫ\l＂＿Toc242５20４15＂3模糊PID控制器及其PLC設(shè)計(jì)19HＹPERLＩNＫ\l”＿Toc2４２520416"３。1ＰIＤ控制器概述１9HYPEＲLINK\l＂_Toc２４25204１７＂3.１.1PIＤ控制器的原理193。1。2PID控制器的數(shù)字算法21３。1。3PID控制器的參數(shù)整定２２HYPERＬIＮK\l"_Ｔoc24２5２0４２0＂3。２模糊控制器概述２23。２.1模糊化２３HYＰERＬIＮK\l”_Toc２42５20４２2"3.2。2模糊推理25反模糊化２６３。4模糊PIＤ控制器的PLC實(shí)現(xiàn)26ＨＹPEＲLIＮK\l”＿Toc2４25204２9”4冷庫(kù)控制電路設(shè)計(jì)304。1電路控制要求3０4.2西門(mén)子S7—200系列ＰLC簡(jiǎn)介ＰＡGEREF_Ｔｏc２４２５２0431\h304.３ＰLC程序3１HYPEＲLINK\l"＿Tｏc242520433"結(jié)論３７致謝38HＹPERLINK\l"_Toc２42５20435”參考文獻(xiàn)3９附錄…………………1、緒論1.1冷庫(kù)系統(tǒng)研究背景冷庫(kù),是利用降溫設(shè)施創(chuàng)造適宜的濕度和低溫條件的倉(cāng)庫(kù)，又稱(chēng)冷藏庫(kù)，是加工、貯存農(nóng)畜產(chǎn)品的場(chǎng)所。它能擺脫氣候的影響,延長(zhǎng)農(nóng)畜產(chǎn)品的貯存保鮮期限，以調(diào)節(jié)市場(chǎng)供應(yīng).冷庫(kù)主要用作對(duì)食品、乳制品、肉類(lèi)、水產(chǎn)、禽類(lèi)、果蔬、冷飲、花卉、綠植、茶葉、藥品、化工原料、電子儀表儀器等的恒溫貯藏。從冷庫(kù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，果品恒溫氣調(diào)庫(kù)發(fā)展迅速，低溫庫(kù)比例有所增加，適合農(nóng)戶(hù)建造使用的微型冷庫(kù)異軍突起.冷庫(kù)設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制程度逐步提高，政府安全生產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)督等管理部門(mén)對(duì)冷庫(kù)的監(jiān)管力度大大加強(qiáng)。因此,本論文就是根據(jù)市場(chǎng)需要研究自動(dòng)化的果蔬恒溫冷庫(kù)。在我國(guó)，食品專(zhuān)用冷庫(kù)嚴(yán)重的不足，食品的冷藏鏈的不完善,加之食品經(jīng)營(yíng)管理的各種因素，每年約有３０00萬(wàn)噸水果、蔬菜、乳制品和其他易腐食品有待于從變質(zhì)中拯救出來(lái)，易腐食品每年要損失十多億元。養(yǎng)殖種植業(yè)的大幅度發(fā)展與保鮮、存儲(chǔ)及流通的發(fā)展極不協(xié)調(diào)，產(chǎn)量越大虧損越多，我國(guó)現(xiàn)有人口已達(dá)13億,食品資源非常寶貴,如不盡快改觀(guān)，不僅是中國(guó)的食品工業(yè)的水平將大幅度落后于先進(jìn)國(guó)家，而且將會(huì)照成資源的大量浪費(fèi)。當(dāng)務(wù)之急，我們要提高冷庫(kù)整體的自動(dòng)化管理水平，加強(qiáng)管理，降低運(yùn)營(yíng)成本,促進(jìn)冷庫(kù)向安全、規(guī)范、節(jié)能、環(huán)保結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的方向發(fā)展。制冷系統(tǒng)、控制裝置、隔熱庫(kù)房、附屬性建筑物等是冷庫(kù)的基本組成部分。冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)主要包括冷庫(kù)機(jī)組，它是冷庫(kù)的核心,保證冷庫(kù)庫(kù)房?jī)?nèi)的冷源供應(yīng)。控制裝置是冷庫(kù)的大腦,它指揮制冷系統(tǒng)保證冷量供應(yīng).冷庫(kù)的冷庫(kù)房如圖１—1所示。圖１—1冷庫(kù)的冷庫(kù)房外觀(guān)圖制冷系統(tǒng)的自動(dòng)控制是提高制冷品質(zhì)的最有效手段之一。采用自動(dòng)控制可以保證庫(kù)溫穩(wěn)定，避免不必要的低溫,并可使食品在貯藏期間質(zhì)量穩(wěn)定，減緩食品表面水分的蒸發(fā)。此外，采用自動(dòng)控制還可以使冷庫(kù)制冷系統(tǒng)運(yùn)行中的溫度、壓力、液位等狀態(tài)參數(shù)保持在要求的范圍內(nèi),保證系統(tǒng)安全高效運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì),冷庫(kù)制冷系統(tǒng)采用自動(dòng)控制比手動(dòng)控制可節(jié)能１0%~15％。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域中，冷庫(kù)系統(tǒng)也不例外。目前,越來(lái)越多的冷庫(kù)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測(cè)、實(shí)施控制與管理，使產(chǎn)品的自動(dòng)化提高了一個(gè)新的水平.典型的微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)如圖1—2所示。圖1-2中，該系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)作為控制器,由Ａ/Ｄ和D／A轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、執(zhí)行器和被控對(duì)象組成。Ａ/D轉(zhuǎn)換器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算出調(diào)節(jié)量，D/Ａ轉(zhuǎn)換器將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，控制執(zhí)行器的調(diào)節(jié)工作。整個(gè)系統(tǒng)控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)軟件來(lái)完成的，改變控制規(guī)律只需要通過(guò)改變相應(yīng)的程序即可.圖1-２微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)制冷系統(tǒng)的自動(dòng)控制，可采用繼電器與其它控制儀表組成全自動(dòng)控制器、工業(yè)可編程控制器，即PLC、單板計(jì)算機(jī)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等.事實(shí)上，PLＣ也是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過(guò)具有更強(qiáng)的與工業(yè)控制元件相連接的接口，具有更直接地適應(yīng)控制要求的編程語(yǔ)言。另外，現(xiàn)代PLC的功能指令越來(lái)越大,能夠?qū)崿F(xiàn)許多復(fù)雜的控制算法，結(jié)合模擬量輸入、輸出擴(kuò)展模塊，在復(fù)雜的過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。其中，將模糊控制技術(shù)和ＰLC現(xiàn)結(jié)合，對(duì)一些無(wú)法建立精確數(shù)學(xué)模型的、復(fù)雜的非線(xiàn)性控制系統(tǒng)具有較好的控制效果。還有，當(dāng)前許多ＰLＣ配備有模糊控制軟件程序，使用起來(lái)很方便。因此，PLC控制應(yīng)用到冷庫(kù)中具有很大的前景.１．2國(guó)內(nèi)外冷庫(kù)發(fā)展現(xiàn)狀隨著人民營(yíng)養(yǎng)和生活水平的提高,食品冷藏鏈近年來(lái)有了快速的發(fā)展,已經(jīng)有了良好的基礎(chǔ)，然而與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍由非常大的差距.國(guó)內(nèi)外食品冷藏發(fā)展情況對(duì)比如表1-1所示。目前國(guó)內(nèi)冷庫(kù)較多,但冷庫(kù)的壓縮機(jī)控制大多仍采用繼電器邏輯電路組成的控制器，這種控制器具有接線(xiàn)復(fù)雜、功耗高、工作壽命短、可靠性、通用性及靈活性低的缺點(diǎn);而且大多數(shù)選用庫(kù)房溫度作為檢測(cè)信號(hào)，反應(yīng)慢,不經(jīng)濟(jì)。我國(guó)冷庫(kù)的制冷設(shè)備大多采用手動(dòng)控制，或者僅對(duì)某一個(gè)制冷部件采用了局部自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)整個(gè)制冷系統(tǒng)做到完全自動(dòng)控制的較少,貨物進(jìn)出、裝卸等方面的自動(dòng)化程度普遍較低?？傊?，PLC的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)冷庫(kù)行業(yè)還沒(méi)有得到完全的重視.表1－1國(guó)內(nèi)外冷藏鏈的發(fā)展?fàn)顩r內(nèi)容國(guó)外國(guó)內(nèi)原因分析預(yù)冷保鮮率美國(guó)和歐洲80％～100％30%左右沒(méi)有有效地冷藏技術(shù)冷凍冷藏能力世界總量為８０00萬(wàn)噸800萬(wàn)噸冷藏業(yè)發(fā)展無(wú)序冷藏鏈管理高效復(fù)雜沒(méi)有真正建立冷藏鏈管理體系國(guó)外冷庫(kù)的制冷裝置廣泛采用了自動(dòng)控制技術(shù)，而他們采用的可編程控制器PＬC恰恰具有可靠性高、功能完善、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及功耗低等特點(diǎn)。并采用壓縮機(jī)的吸入壓力作為檢測(cè)參數(shù)，具有反應(yīng)迅速，經(jīng)濟(jì)性能比高的特點(diǎn)。國(guó)外大多數(shù)冷庫(kù)只有１～3名操作人員，許多冷庫(kù)基本實(shí)現(xiàn)夜間無(wú)人值班.采用ＰLＣ替代原來(lái)繼電器邏輯電路組成的控制器對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行控制,使冷庫(kù)的運(yùn)行態(tài)達(dá)到最佳效果，并對(duì)節(jié)能、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度有實(shí)際意義，為實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班冷庫(kù)提供了方便。因此，ＰＬＣ在國(guó)內(nèi)仍需要不斷更新和開(kāi)發(fā),以適應(yīng)像冷庫(kù)系統(tǒng)這樣的工藝要求。1．3PLC在冷庫(kù)中的應(yīng)用簡(jiǎn)介與傳統(tǒng)的繼電器控制相比較,PLC功耗小，有很好的靈活性和擴(kuò)展性.與單片機(jī)比較，PLＣ是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的,編程簡(jiǎn)單，易于掌握。大型的冷庫(kù)控制系統(tǒng)，除了ＰＬC控制之外,還有人機(jī)界面輔助。人機(jī)界面主要功能是顯示冷庫(kù)機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行工況和動(dòng)態(tài)流程圖，還可以顯示故障記錄等。由PLＣ與人機(jī)界面組成的冷庫(kù)控制系統(tǒng)，能夠做到一鍵開(kāi)機(jī)、一鍵關(guān)機(jī)。冷庫(kù)要求冷藏間,低溫穿堂,凍結(jié)間、預(yù)冷間等不同房間的溫度控制各有不同,各個(gè)單元即要獨(dú)立運(yùn)行調(diào)節(jié)控溫又需協(xié)調(diào)聯(lián)網(wǎng)及監(jiān)控管理。由上位計(jì)算機(jī)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控元件組成多級(jí)、開(kāi)放、模塊化、可擴(kuò)展的高性?xún)r(jià)比冷庫(kù)全自動(dòng)控制解決方案，確保制冷控制系統(tǒng)安全、可靠、高效、穩(wěn)定、節(jié)能運(yùn)行，改善工人勞動(dòng)條件,提升電控配套設(shè)備制造檔次。PＬC控制系統(tǒng)如圖1—3所示。圖1-３ＰLＣ控制系統(tǒng)圖為了使冷庫(kù)機(jī)組安全可靠地運(yùn)行，ＰLC控制系統(tǒng)充分利用了自身的優(yōu)勢(shì),加入了對(duì)冷庫(kù)機(jī)組運(yùn)行故障的預(yù)報(bào)功能，稱(chēng)之為故障管理系統(tǒng)。故障管理系統(tǒng)能夠通過(guò)PＬC的操作界面，在機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí),提示故障部位、故障原因和故障處理方法,使操作人員能夠更快地處理故障，提高了機(jī)組的使用效率和運(yùn)行可靠性。與常規(guī)的控制器相同,ＰLＣ可實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)機(jī)組所需要的各種控制功能，包括實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)機(jī)組的能量調(diào)節(jié),執(zhí)行安全保護(hù)功能,執(zhí)行正常的開(kāi)停機(jī)程序和故障停機(jī)程序等。PLC用于系統(tǒng)的控制后，不但實(shí)現(xiàn)了常規(guī)的控制規(guī)律,而且可以將最先進(jìn)的控制方法應(yīng)用于機(jī)組的控制運(yùn)行中，使得機(jī)組的運(yùn)行能效比更高.另外,ＰＬＣ控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，它具有RS－485等通訊接口,可以實(shí)現(xiàn)與其他計(jì)算機(jī)的連接與通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外，值得注意的是，與常規(guī)的控制系統(tǒng)相比，PＬC可以實(shí)現(xiàn)包括自適應(yīng)控制、模糊控制在內(nèi)的更復(fù)雜的調(diào)節(jié)控制規(guī)律、改善調(diào)節(jié)品質(zhì)、提高冷庫(kù)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)冷庫(kù)機(jī)組的工作要求,PLC所實(shí)現(xiàn)的功能可以劃分為檢測(cè)功能、記憶功能、預(yù)報(bào)功能和執(zhí)行功能等四個(gè)主要的功能.1．4本論文做的主要工作一般的冷庫(kù)包含冷卻間、凍結(jié)間、冷卻物冷藏間、凍結(jié)物冷藏間、氣調(diào)保鮮間和儲(chǔ)冰間。高溫冷庫(kù)的控制溫度范圍是—５～5oC,適合果品蔬菜類(lèi)保鮮。為了簡(jiǎn)化說(shuō)明本系統(tǒng),本論文以控制室溫為0～1oＣ,相對(duì)濕度為85％~95％的冷卻物冷藏間為研究對(duì)象，主要用于儲(chǔ)藏經(jīng)過(guò)冷卻的果蔬.本文主要做了以下工作：（１）學(xué)習(xí)了解冷庫(kù)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括壓縮機(jī)、變頻器、傳感器、Ａ/D轉(zhuǎn)換器、Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換器，并要學(xué)會(huì)這些配件的選型。針對(duì)冷庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)包含很多冷藏室且必須對(duì)其實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)控的大系統(tǒng),本文討論了冷庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。（2)繪制冷庫(kù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖，說(shuō)明該系統(tǒng)主要是由模糊溫度控制系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)組成。其中模糊溫度控制系統(tǒng)主要由模糊參數(shù)自整定PID控制器組成.模糊參數(shù)自整定ＰＩD控制器和電路控制系統(tǒng)都是通過(guò)PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。（３）在模糊溫度控制系統(tǒng)中，針對(duì)冷庫(kù)控制系統(tǒng)大滯后、大慣性、時(shí)變性的特點(diǎn),而常規(guī)PIＤ控制具有參數(shù)整定困難、無(wú)法克服超調(diào)而造成資源浪費(fèi)的問(wèn)題，本文提出了模糊PIＤ參數(shù)自整定控制。在模糊控制部分,本系統(tǒng)充分利用了MＡTＬAB。PLC首先根據(jù)環(huán)境與冷庫(kù)庫(kù)溫，對(duì)實(shí)際偏差值及偏差值的變化率進(jìn)行模糊ＰＩD運(yùn)算，調(diào)整PＬC的PID參數(shù),并將運(yùn)算結(jié)果傳遞給壓縮機(jī)的變頻器，改變壓縮機(jī)的頻率，控制送往冷凝器的輸氣量或制冷能量。（４)在電路控制系統(tǒng)中,本文用最簡(jiǎn)單的PLC控制代替了老式的繼電器控制，從而讓整個(gè)控制系統(tǒng)得以穩(wěn)定的操作和運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的便捷.主要介紹了冷庫(kù)冷藏程序的編寫(xiě),包括輸入輸出地址表的建立、狀態(tài)流程圖的繪制、程序梯形圖的編寫(xiě)，再次說(shuō)明了PＬC在冷庫(kù)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì).2、冷庫(kù)系統(tǒng)概述2。１冷庫(kù)的組成冷庫(kù)，按控制溫度可分為高溫冷庫(kù)、中溫冷庫(kù)、低溫冷庫(kù)和凍結(jié)冷庫(kù)。高溫冷庫(kù)的控制溫度范圍是—5~5oC，適合果品蔬菜類(lèi)保鮮；中溫冷庫(kù)的控制溫度范圍是-１0~-5oＣ,適合凍結(jié)后的食品冷藏；低溫冷庫(kù)的控制溫度范圍是－20~-１0ｏC，適合凍結(jié)后的水產(chǎn)、禽肉類(lèi)食品的冷藏;凍結(jié)冷庫(kù)的控制溫度范圍是-23oC以下，適合在鮮品冷藏前的快速凍結(jié)。同樣，冷庫(kù)按容積可分為小型冷庫(kù)（〈500m3)，中型冷庫(kù)(５00～１000ｍ３）和大型冷庫(kù)(>100０m３）.一般的冷庫(kù),特別是大中型冷庫(kù)是一個(gè)建筑群,主要由建筑主體(主庫(kù))、制冷壓縮機(jī)房及設(shè)備間、其他設(shè)施組成。2.1。1主庫(kù)主庫(kù)主要由冷卻間、凍結(jié)間、再凍間、冷卻物冷藏間、凍結(jié)物冷藏間、氣調(diào)保鮮間、制冰間、穿堂等組成.冷卻間:冷卻間是用來(lái)對(duì)食品進(jìn)行冷卻加工的庫(kù)房。水果、蔬菜在進(jìn)行冷藏前，為防止某些生理病害，應(yīng)及時(shí)逐步降溫冷卻。鮮蛋在冷藏前也應(yīng)進(jìn)行冷卻,以免驟然遇冷時(shí)，內(nèi)容物收縮，蛋內(nèi)壓力降低，空氣中微生物隨空氣從蛋殼氣孔進(jìn)入蛋內(nèi)而使鮮蛋變壞。此外，牲畜屠宰后也可加工為冷卻肉（中心溫度0~４oC)作短期儲(chǔ)藏,肉味較凍肉鮮美。對(duì)于采用二次凍結(jié)工藝來(lái)說(shuō)，也需將屠宰處理后的家畜胴體送入冷卻間冷卻，使食品溫度由3５oC降至4ｏＣ，再進(jìn)行凍結(jié)。冷卻間的室溫為0~-２oC，達(dá)到冷卻要求溫度的食品稱(chēng)為“冷卻物”，可轉(zhuǎn)入冷卻物冷藏問(wèn)。當(dāng)果蔬、鮮蛋的一次進(jìn)貨量小于冷藏間容量的5％時(shí),也可不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入冷藏間.凍結(jié)間:對(duì)于需長(zhǎng)期儲(chǔ)藏的食品，需要將其由常溫或冷卻狀態(tài)迅速降至-１5～-1８oＣ的凍結(jié)狀態(tài)，達(dá)到凍結(jié)終溫的食品稱(chēng)為“凍結(jié)物".凍結(jié)間是借助冷風(fēng)機(jī)或?qū)Ｓ脙鼋Y(jié)裝置用以?xún)鼋Y(jié)食品的冷間,它的室溫為-23～-30oC(國(guó)外有采用-４0oC或更低溫度的）。另外，凍結(jié)間也可移出主庫(kù)而單獨(dú)建造。再凍間:再凍間設(shè)于分配性冷庫(kù)中，供外地調(diào)入凍結(jié)食品中溫度超過(guò)—８oＣ的部分在入庫(kù)前再凍用。再凍間分配設(shè)備的選用與凍結(jié)間相同。冷卻物冷藏間:冷卻物冷藏間又稱(chēng)高溫冷藏間，室溫為４～－２oC,相對(duì)濕度為85%~９5%，因儲(chǔ)藏食品的不同而異。它主要用于儲(chǔ)藏經(jīng)過(guò)冷卻的鮮蛋、果蔬;由于果蔬在儲(chǔ)藏中仍有呼吸作用,庫(kù)內(nèi)除需保持合適的溫濕度條件外，還要引進(jìn)適量的新鮮空氣.如儲(chǔ)藏冷卻肉,儲(chǔ)藏時(shí)間不宜超過(guò)１5天。凍結(jié)物冷藏間:凍結(jié)物冷藏間又稱(chēng)低溫冷藏間,室溫在—18~-25oＣ，相對(duì)濕度95%~98%，用于較長(zhǎng)凍結(jié)期的儲(chǔ)藏凍結(jié)食品。在國(guó)外有的凍結(jié)物冷藏間溫度有降至—28～—30oC的趨勢(shì),日本對(duì)凍金槍魚(yú)還采用了—45~—50oＣ所謂超低溫的冷藏間。氣調(diào)保鮮間:氣調(diào)保鮮主要是針對(duì)果蔬的儲(chǔ)藏而言.果蔬采收后，仍然保持著旺盛的生命活動(dòng)能力，呼吸作用就是這種生命活動(dòng)最明顯的表現(xiàn)。在一定范圍內(nèi),溫度越高，果蔬呼吸作用越強(qiáng),衰老越快。所以多年來(lái)生產(chǎn)上一直采用降溫的辦法來(lái)延長(zhǎng)果蔬的儲(chǔ)藏期。目前國(guó)內(nèi)外正在發(fā)展控制氣體成分的儲(chǔ)藏,簡(jiǎn)稱(chēng)“ＣA”儲(chǔ)藏，即在果蔬儲(chǔ)藏環(huán)境中適當(dāng)降低氧的含量和提高二氧化碳的濃度,來(lái)抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，延緩成熟，達(dá)到延長(zhǎng)儲(chǔ)藏的目的。一般情況下,氣體成分控制如下：氧氣為２%～5％；二氧化碳為0％~4%。制冰間：制冰間的位置宜靠近設(shè)備間，水產(chǎn)冷庫(kù)常把它設(shè)于多層冷庫(kù)的頂層，以便于冰塊的輸出。制冰間宜有較好的采光和通風(fēng)條件，要考慮到冰塊入庫(kù)或輸出的方便，室內(nèi)高度要考慮到提冰設(shè)備運(yùn)行的方便，并要求排水暢通,以免室內(nèi)積水和過(guò)分潮濕.穿堂是食品進(jìn)出的通道,并起到溝通各制冷間、便于裝卸周轉(zhuǎn)的作用。庫(kù)內(nèi)穿堂有低溫穿堂和中溫穿堂兩種,分屬高、低溫庫(kù)房使用。目前冷庫(kù)中較多采用庫(kù)外常溫穿堂，將穿堂布置在常溫環(huán)境中,通風(fēng)條件好，改善了工人的操作條件，也能延長(zhǎng)穿堂使用年限。常溫穿堂的建筑結(jié)構(gòu)一般與庫(kù)房結(jié)構(gòu)分開(kāi).此外,主庫(kù)還包括其他部分，如電梯間、挑選間、包裝間、分發(fā)間、副產(chǎn)品冷藏間、次品冷藏問(wèn)、樓梯問(wèn)等。2.1.２制冷壓縮機(jī)房和設(shè)備間制冷壓縮機(jī)房是冷庫(kù)主要的動(dòng)力車(chē)間，安裝有制冷壓縮機(jī)、中間冷卻器、調(diào)節(jié)站、儀表屏及配用設(shè)備等。目前國(guó)內(nèi)大多將制冷壓縮機(jī)房裝置在主庫(kù)附近,且單獨(dú)建造，一般采用單層建筑。國(guó)外的大型冷庫(kù)常把制冷壓縮機(jī)房布置在樓層內(nèi)，以提高底層利用率.對(duì)于單層冷庫(kù),也有在每個(gè)庫(kù)房外分設(shè)制冷機(jī)組,采用分散供液的方法，而不設(shè)置集中供冷的制冷壓縮機(jī)房。設(shè)備間安裝有殼管臥式冷凝器、儲(chǔ)氨器、氣液分離器、循環(huán)儲(chǔ)液桶、氨泵等制冷設(shè)備，其位置緊靠制冷壓縮機(jī)房。在小型冷庫(kù)中，因機(jī)器設(shè)備不多,制冷壓縮機(jī)房與設(shè)備間可合為一間，水泵房也包括在設(shè)備間內(nèi)。變、配電間包括變壓器間、高壓配電間、低壓配電間(大型冷庫(kù)還設(shè)有電容器間）。變、配電間應(yīng)盡量靠近負(fù)荷大的機(jī)房間，當(dāng)機(jī)房間為單層建筑時(shí)，一般多設(shè)在機(jī)房間的一端。變壓器間也可單獨(dú)建筑,高度不得小于5m,要求通風(fēng)條件良好。在小型冷庫(kù)中,也可將變壓器放在室外架空擱置。變、配電間內(nèi)的具體布置視電氣工藝要求而定。２。1。3其他設(shè)施冷庫(kù)的呼叫系統(tǒng)是為了防止人員被誤關(guān)在冷間內(nèi)而設(shè)置的,其控制原理包括呼叫、呼叫確認(rèn)、呼叫回應(yīng)和呼叫解除幾個(gè)部分。新規(guī)范中沒(méi)有要求冷庫(kù)必需裝設(shè)呼叫系統(tǒng).由于現(xiàn)在的冷藏門(mén)有較大改進(jìn),在庫(kù)內(nèi)可以方便地將門(mén)開(kāi)啟，因而設(shè)計(jì)人員可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。但如果有安裝呼叫系統(tǒng)，冷庫(kù)間內(nèi)門(mén)上方要設(shè)置常明燈。工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文的房屋建筑部分規(guī)定電梯電源應(yīng)專(zhuān)用,機(jī)房照明電源應(yīng)與電梯電源分開(kāi).因此按負(fù)荷的重要性，將貨梯主機(jī)電源和控制箱的照明、報(bào)警、通風(fēng)電源，歸為電梯電源從變、配電所低壓配電屏單獨(dú)引出電源，貨梯機(jī)房照明、空調(diào)、插座電源和井道插座、照明電源另從照明回路引出。此外，冷庫(kù)還配備消防設(shè)施,消防設(shè)施可分為庫(kù)內(nèi)監(jiān)控警報(bào)、室內(nèi)消防設(shè)備、消防報(bào)警三部分。2.２冷庫(kù)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)本論文以控制室溫為0~１oＣ,相對(duì)濕度為85%~９5%的冷卻物冷藏間為研究對(duì)象,主要用于儲(chǔ)藏經(jīng)過(guò)冷卻的果蔬，為此有必要對(duì)該冷卻物冷藏間的系統(tǒng)框架圖及溫度控制流程圖做出相關(guān)說(shuō)明.2。2.1系統(tǒng)框架如圖2-1所示，該冷卻物冷藏間系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成,即模糊溫度控制系統(tǒng)和電路控制系統(tǒng)組成。其中模糊溫度控制系統(tǒng)主要由模糊參數(shù)自整定ＰID控制器組成。模糊參數(shù)自整定ＰID控制器和電路控制系統(tǒng)都是通過(guò)PLＣ來(lái)實(shí)現(xiàn)。模糊參數(shù)自整定PID控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)模糊PID控制器,由ＰID控制器和模糊控制器組成。該冷卻物冷藏間的模糊控制主要是根據(jù)溫度傳感器測(cè)得的溫度和算出的溫度變化，運(yùn)用模糊推理確定果蔬溫度,控制壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),達(dá)到最佳的運(yùn)行效果和保鮮效果.同樣，模糊PID控制器的輸入也要充分考慮戶(hù)外溫度、庫(kù)門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)和室內(nèi)濕度檢測(cè).模糊參數(shù)自整定PＩD控制器由PLC實(shí)現(xiàn)，在冷卻物冷藏間系統(tǒng)中需要考慮ＰIＤ計(jì)算、模糊推理系統(tǒng)以及其它各種數(shù)據(jù)的處理，為了滿(mǎn)足這樣大容量的數(shù)據(jù)傳輸和處理,本文選用西門(mén)子Ｓ７-200系列的ＰLC，其具體實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)本文第三章.在電路控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)思想是用最簡(jiǎn)單的ＰLC控制代替了老式的繼電器控制,從而讓整個(gè)控制系統(tǒng)得以穩(wěn)定的操作和運(yùn)行，西門(mén)子S7-2０0系列的PLC恰恰具有連接方便、簡(jiǎn)單易懂、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)。因而，該冷卻物冷藏間的電路控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-２00系列的ＰＬC。其具體實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)本文第四章。如圖2-1中虛線(xiàn)框所示，電路硬件系統(tǒng)由輸入電路、西門(mén)子S7－20０系列的PＬC和輸出電路組成。輸入電路主要用于輸入冷卻物冷藏間的內(nèi)部狀態(tài)、電源狀態(tài)和用戶(hù)所設(shè)定的溫度,所以輸入部件包括冷卻物冷藏間溫度檢測(cè)電路、電源檢測(cè)電路和溫度給定電路等。輸出部件主要用于控制壓縮機(jī)和溫度顯示，所以輸出部件包括壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電路和溫度顯示電路。圖２-1冷庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖該冷卻物冷藏間系統(tǒng)以冷卻物冷藏間的溫度作為控制目標(biāo)，根據(jù)溫度與設(shè)定指標(biāo)的偏差來(lái)決定壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)經(jīng)過(guò)冷卻的果蔬運(yùn)送到該冷卻物冷藏間后，壓縮機(jī)制冷運(yùn)行，溫度開(kāi)始慢慢下降,直至溫度在0～1oC時(shí)，壓縮機(jī)恒溫運(yùn)行；當(dāng)溫度不在0～1oC時(shí),壓縮機(jī)制冷運(yùn)行,如此往復(fù),直至庫(kù)溫穩(wěn)定在0~1ｏＣ，壓縮機(jī)循環(huán)控制如圖2-2所示。圖2-2壓縮機(jī)循環(huán)控制圖2.2.２溫度控制流程如圖2-３所示,該冷庫(kù)控制結(jié)構(gòu)流程圖主要由模糊PＩD控制器、變頻器、壓縮機(jī)、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換器組成。模糊PIＤ控制器主要由模糊推理系統(tǒng)和PＩD控制器組成.模糊PID控制器由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)。PＬC首先根據(jù)環(huán)境與冷庫(kù)庫(kù)溫,對(duì)實(shí)際偏差值及偏差值的變化率進(jìn)行模糊PIＤ運(yùn)算，調(diào)整ＰＬＣ的PID參數(shù)，并將運(yùn)算結(jié)果傳遞給壓縮機(jī)的變頻器，改變壓縮機(jī)的頻率,控制送往冷凝器的輸氣量或制冷能量.圖２—3冷庫(kù)控制結(jié)構(gòu)圖2．3冷庫(kù)系統(tǒng)配件的選取冷庫(kù)系統(tǒng)配件主要包括壓縮機(jī)、變頻器、A／D轉(zhuǎn)換器、Ｄ／A轉(zhuǎn)換器和溫度傳感器，這些配件的選取將直接影響冷庫(kù)系統(tǒng)的性能。2。3．1壓縮機(jī)組的選取在冷庫(kù)控制系統(tǒng)中，是最為關(guān)鍵的配件。壓縮機(jī)是冷庫(kù)中能耗最大的裝置,約占電機(jī)輸入功率的３0％左右.在環(huán)境溫度較低時(shí)，壓縮機(jī)的性能幾乎決定著整個(gè)冷庫(kù)系統(tǒng)的性能。一般情況下，小型冷庫(kù)選用全封閉壓縮機(jī),中型冷庫(kù)一般選用半封閉壓縮機(jī),大型冷庫(kù)選用半封閉壓縮機(jī).無(wú)論何種品牌的壓縮機(jī)組的選型，都是根據(jù)冷庫(kù)的蒸發(fā)溫度及冷庫(kù)有效工作容積來(lái)確定，另外還要參考冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫(kù)量、貨物進(jìn)出庫(kù)頻率等參數(shù)。冷庫(kù)制冷量根據(jù)冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫(kù)量、貨物進(jìn)出庫(kù)頻率來(lái)確定。通常高溫冷庫(kù)制冷量計(jì)算公式為：冷庫(kù)容積901。16+正偏差，正偏差量根據(jù)冷凍或冷藏物品的冷凝溫度、入庫(kù)量、貨物進(jìn)出庫(kù)頻率確定，范圍在１0０～400Ｗ之間.中溫冷庫(kù)制冷量計(jì)算公式為：冷庫(kù)容積951.16+正偏差,正偏差量范圍在２00～6００W之間。低溫冷庫(kù)壓縮機(jī)組制冷量計(jì)算公式為:冷庫(kù)容積1１01。2+正偏差,正偏差量范圍在300~800W之間。在生產(chǎn)實(shí)際中,為了確定各個(gè)庫(kù)房的壓縮機(jī)組和配電設(shè)備，一般要計(jì)算庫(kù)房耗冷量.對(duì)于儲(chǔ)藏果蔬的冷庫(kù)系統(tǒng),庫(kù)房的耗冷量一般包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗冷量,果蔬的呼吸熱，冷庫(kù)開(kāi)門(mén)和通氣換風(fēng)的耗冷量,電機(jī)運(yùn)行的耗冷量和運(yùn)行管理耗冷量。冷庫(kù)壓縮機(jī)組的品牌選用主要根據(jù)用戶(hù)對(duì)某種品牌的了解程度、維護(hù)方便、項(xiàng)目投資的數(shù)額各方面來(lái)考慮，目前國(guó)內(nèi)通常選用法國(guó)的美優(yōu)樂(lè)、美國(guó)的谷輪以及德國(guó)的比澤爾，這三種品牌的壓縮機(jī)組性能都很穩(wěn)定,而且三者在國(guó)內(nèi)都有合資生產(chǎn)企業(yè).谷輪的ZB系列渦旋壓縮機(jī)外形如圖2-4所示.圖２—4谷輪ZB系列渦旋壓縮機(jī)2。３.2變頻器的選取壓縮機(jī)一般是按設(shè)計(jì)工況所需制冷量進(jìn)行選型,冷庫(kù)系統(tǒng)使用的環(huán)境溫度橫跨夏冬兩季的極限高低溫，與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境溫度有著較大的差別,因而其實(shí)際使用工況難免會(huì)與設(shè)計(jì)工況存在一定的偏差.為了使冷庫(kù)系統(tǒng)適應(yīng)不同工況的要求,使制冷量與負(fù)荷盡量品配,因此有必要對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。目前壓縮機(jī)的能量調(diào)節(jié)方式有:壓縮機(jī)間歇控制(ON／ＯＦF)運(yùn)行；吸氣調(diào)節(jié)；氣缸卸載；熱氣旁通能量調(diào)節(jié)；分檔變進(jìn)調(diào)節(jié)輸氣量；無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié).目前,冷庫(kù)及冷藏箱制冷系統(tǒng)的能量調(diào)節(jié)方法一般采用壓縮機(jī)間歇運(yùn)行。當(dāng)庫(kù)溫高于設(shè)定溫度上限時(shí)，壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行,當(dāng)庫(kù)溫低于設(shè)定溫度下限時(shí)，壓縮機(jī)停機(jī)，這種調(diào)節(jié)方法適用于負(fù)荷變化不大時(shí)的工況。而實(shí)際使用中，冷庫(kù)的負(fù)荷受季節(jié)的影響較大，然而冷庫(kù)的負(fù)荷還受流動(dòng)地域環(huán)境等的影響,因此壓縮機(jī)基本上處于變工況下運(yùn)行.此外,壓縮機(jī)的頻繁啟停會(huì)造成額外的能量損耗，引起電網(wǎng)的波動(dòng)增大，且對(duì)壓縮機(jī)的壽命影響也較大。隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，變頻器已廣泛用于空調(diào)制冷行業(yè)。變頻技術(shù)就是利用變頻器輸出相應(yīng)的頻率電源到壓縮機(jī),其實(shí)質(zhì)類(lèi)似于分檔變速調(diào)節(jié),但其能在一定范圍內(nèi)連續(xù)進(jìn)行能量調(diào)節(jié),使制冷量與負(fù)荷達(dá)到最佳匹配。如表2-1所示，對(duì)比各種調(diào)節(jié)方法,變頻調(diào)節(jié)是以上各種方法中能耗最小的調(diào)節(jié)手段，而且其控溫精度也是最高的。因此，變頻壓縮機(jī)在冷庫(kù)制冷系統(tǒng)上具有較大的應(yīng)用前景。在理想情況下,制冷機(jī)組的制冷量與制冷劑的質(zhì)量流量成正比。變頻能量調(diào)節(jié)的基本思想就是改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，使制冷劑的質(zhì)量流量發(fā)生變化，從而改變機(jī)組的制冷量.表2-１調(diào)節(jié)方法優(yōu)缺點(diǎn)及能耗調(diào)節(jié)方法優(yōu)缺點(diǎn)負(fù)荷為６０％時(shí)的能耗百分?jǐn)?shù)ON/OFF控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便宜，主要用于小型機(jī)組，部分負(fù)荷及啟動(dòng)時(shí)損失較大,溫控精度差63％氣缸卸載有級(jí)調(diào)節(jié)，只用于多氣缸機(jī)組，部分負(fù)荷時(shí)效率下降較小0％吸氣節(jié)流無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),系統(tǒng)簡(jiǎn)單但調(diào)節(jié)范圍較小，效率低70％吸氣節(jié)流無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),系統(tǒng)簡(jiǎn)單但調(diào)節(jié)范圍較小，效率低70%熱氣旁通無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較廣，但系統(tǒng)復(fù)雜，效率低1０0%變頻調(diào)節(jié)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),系統(tǒng)簡(jiǎn)單,效率高,但裝置成本高60%2.3．３A／Ｄ、D/A轉(zhuǎn)換器的選取一般冷庫(kù)中包含A/D轉(zhuǎn)換器和Ｄ/A轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算出調(diào)節(jié)量；D/A轉(zhuǎn)換器將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，控制執(zhí)行器的調(diào)節(jié)工作.選取A/Ｄ、D/Ａ轉(zhuǎn)換器時(shí),要充分考慮系統(tǒng)的精度問(wèn)題。Ｄ/Ａ轉(zhuǎn)換器要滿(mǎn)足模糊控制器和變頻器的精度要求,Ａ/D轉(zhuǎn)換器要滿(mǎn)足傳感器的精度要求。MＡXIM公司推出的16位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器MAX19５和１６位D/A轉(zhuǎn)換器MAX56３１，具有體積小、功耗低、轉(zhuǎn)換速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以滿(mǎn)足冷庫(kù)系統(tǒng)要求。2．3。4傳感器的選取考慮到冷庫(kù)內(nèi)蔬果監(jiān)測(cè)必須采用全方位多點(diǎn)監(jiān)測(cè)有效地保證果蔬的安全儲(chǔ)藏,系統(tǒng)選取一種連線(xiàn)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)的傳感器DSl8Ｂ２０,其接線(xiàn)圖如圖2-５所示。該芯片在冷庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有其它芯片無(wú)法比擬的特點(diǎn),該芯片溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125oC,以０.５ｏC遞增.該溫度測(cè)量值可以滿(mǎn)足低溫監(jiān)測(cè)的要求.溫度以9位數(shù)字量讀出，通過(guò)一個(gè)單線(xiàn)接口DQ發(fā)送或接收信息.如果在測(cè)量點(diǎn)數(shù)不多的情況下,PLC與DSl8820之間僅需一根連接線(xiàn)而無(wú)需外部電源供電（寄生電源方式）。每個(gè)DSｌ８８２0都有一個(gè)唯一的長(zhǎng)達(dá)6４位的光刻ＲOＭ編碼。最前面的８位是單線(xiàn)系列編碼,中間48位是唯一的序列號(hào)，最后８位是前面56位的ＣRC碼。由于每個(gè)DSｌ8820擁有唯一的一個(gè)序列號(hào),所以多個(gè)ＤSl8820可以在一條線(xiàn)上工作，通過(guò)對(duì)DQ時(shí)序的操作只有被選中ROM序號(hào)的ＤSl88２0才能響應(yīng)和工作.冷庫(kù)中庫(kù)溫采用多點(diǎn)監(jiān)測(cè),考慮到驅(qū)動(dòng)的因數(shù)不采用寄生電源方式而是直接采用外部電源供電。圖2-5DSl８Ｂ２0接線(xiàn)圖2。4冷庫(kù)的監(jiān)控系統(tǒng)要保證新鮮的果蔬充足，安全保鮮是必不可少的。庫(kù)溫檢測(cè)是冷庫(kù)關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于大型冷庫(kù)，倉(cāng)容巨大，如何有效地對(duì)每個(gè)倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)溫進(jìn)行中央檢測(cè)顯得尤為重要。監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架如圖２－6所示.圖2—6監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架2.4．1RＳ—4８５總線(xiàn)在冷庫(kù)這樣的工業(yè)環(huán)境中,為了使設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉和維護(hù)方便，總希望用最少的信號(hào)線(xiàn)來(lái)完成數(shù)據(jù)采集與控制.ＲS-４85串行接口就具有此功能。在ＲS－４8５發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將TＴL(fǎng)電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出，在接收端接收器將差分信號(hào)還原成ＴTL信號(hào)，所以RS—485有很強(qiáng)的和很高的抗干擾能力和接收靈敏度。RS—４85是一個(gè)電氣接口規(guī)范，它只規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，而沒(méi)有規(guī)定接插件、傳輸電纜和通信協(xié)議。ＲS-４8５標(biāo)準(zhǔn)定義了一個(gè)基于單對(duì)平衡線(xiàn)的多點(diǎn)、雙向（半雙工)通信鏈路，是一種極為經(jīng)濟(jì)、并具有相當(dāng)高噪聲抑制、傳輸速率、傳輸距離和寬共模范圍的通信平臺(tái)。該冷庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)用RS-485構(gòu)成分布式數(shù)據(jù)采集與控制，采用總線(xiàn)方式，而傳達(dá)數(shù)據(jù)采用主從站方法。主站啟動(dòng)并控制每一次通信，每一個(gè)從站有一個(gè)識(shí)別地址。在此選用半雙式低功耗收發(fā)器件ＭＡX487來(lái)完成RＳ-４８5通信。ＭＡX487接收器輸入阻抗為十分之一單位負(fù)載，允許在總線(xiàn)上掛接128個(gè)MＡＸ48７收發(fā)器.MAX487如圖所示２-７所示。圖２-7ＭAＸ4872.4.2ＣＰU315-2DP主從站由于冷庫(kù)與控制室之間大約有50m的距離,因此系統(tǒng)選用了帶從站功能的ＣPU31５—2DP，其具有大中規(guī)模的程序容量，對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)有較高的處理性能,有兩個(gè)PＲOFＩBＵS—DP主站/從站接口，可用于建立分布式Ｉ/O結(jié)構(gòu)和大規(guī)模的I/O配置。本系統(tǒng)采用主從方式因而具備主—從兩種結(jié)構(gòu)。上位機(jī)PＬＣ作為主站,下位機(jī)作為從站.根據(jù)系統(tǒng)要求，主站用于模塊擴(kuò)展,負(fù)責(zé)收集從站檢測(cè)的數(shù)據(jù)并將其傳給PLＣ,從而控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度控制.從站中配置了開(kāi)關(guān)量輸入模塊和輸出模塊和模擬量輸入模塊，用來(lái)控制庫(kù)門(mén)的升降、壓縮機(jī)的動(dòng)作、庫(kù)門(mén)安全銷(xiāo)的動(dòng)作、冷庫(kù)上各種儀表或傳感器的檢測(cè),并且接收主機(jī)命令回傳溫度值。主、從機(jī)程序流程圖如圖2-8所示.圖2－8主、從機(jī)程序流程圖2．４。3人機(jī)界面該冷庫(kù)控制系統(tǒng)采用人機(jī)界面TＰ2７0-10。它能對(duì)圖形進(jìn)行快速響應(yīng)，具有高對(duì)比度的STN顯示，能夠CＣFL背光顯示，壽命超過(guò)40000～６０0００小時(shí),可適用中文組態(tài)軟件CＰI和直接控制鍵可用為快速響應(yīng),可顯示漢字，可組態(tài)的觸摸按鈕用于文本、狀態(tài)指標(biāo)、圖形及圖形狀態(tài)指示,在Winｄowｓ環(huán)境下使用ProTool軟件進(jìn)行組態(tài)，擁有IP65保護(hù)等級(jí)，可與多種ＰLC進(jìn)行連接。在冷庫(kù)控制系統(tǒng)中,人機(jī)界面完成智能化的后臺(tái)管理、各種溫度參數(shù)的設(shè)定及制冷狀況的監(jiān)視和報(bào)警。3、模糊PＩD控制器及其PＬC設(shè)計(jì)3。1ＰＩＤ控制器概述在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用的控制器有P、ＰI、PD、PID控制器。其中在這幾種調(diào)節(jié)規(guī)律中，ＰIＤ的調(diào)節(jié)規(guī)律最為理想。在工程實(shí)際中，PIＤ控制，又稱(chēng)PID調(diào)節(jié)，是一種應(yīng)用最為廣泛的控制方法，而PIＤ控制器是一種應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器。ＰＩD控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí),控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便.即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象,或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PＩD控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。目前，ＰID控制及其控制器或智能PＩD控制器(儀表）已經(jīng)很多,產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，且各大公司均開(kāi)發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器（iｎtelｌigｅntregｕｌatｏr），其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn).有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器，還有可實(shí)現(xiàn)ＰID控制的ＰC系統(tǒng)等等?？删幊炭刂破鳎≒LC）是利用其閉環(huán)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)ＰIＤ控制,而可編程控制器（PＬC)可以直接與ＣoｎｔroｌNet相連,如Rocｋwelｌ的PLC-５等。還有可以實(shí)現(xiàn)ＰIＤ控制功能的控制器,如Rockwell的Ｌｏgｉx產(chǎn)品系列，它可以直接與ContrｏlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。３．1。1PID控制器的原理常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖3—1所示，系統(tǒng)由常規(guī)PID控制器和被控對(duì)象組成。圖３-１常規(guī)PIＤ控制系統(tǒng)原理圖由于PＩＤ調(diào)節(jié)器是由比例積分微分三種調(diào)節(jié)規(guī)律合成的一種調(diào)節(jié)器,因此比例積分微分調(diào)節(jié)器的動(dòng)作規(guī)律為:（3-１）式(3-1）中：為控制器的輸出;為控制器的輸入，它是給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱(chēng)偏差信號(hào)；ＫP：控制器的比例系數(shù)；ＴI:控制器的積分時(shí)間；TD：控制器的微分時(shí)間。調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為：PＩD控制器包括比例、積分、微分這三個(gè)環(huán)節(jié).各環(huán)節(jié)的作用如下：比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差.積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)ＴI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。微分環(huán)節(jié):能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)（變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間.3.1．2PID控制器的數(shù)字算法PＩD調(diào)節(jié)原理簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng),易于工程實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)之前,人們采用氣動(dòng)、液動(dòng)和電動(dòng)調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)ＰID調(diào)節(jié)規(guī)律。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展,相繼出現(xiàn)了一些復(fù)雜的，只有計(jì)算機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制算法,但內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然以PID控制算法為主流。與計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算功能和邏輯判斷功能相結(jié)合,使ＰID控制規(guī)律數(shù)字化，是自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的重要方向之一。因此，需要將PID控制規(guī)律進(jìn)行離散化處理，如表3-1所示。表3—1模擬PID控制規(guī)律的離散化模擬形式離散化形式PID差分方程［5]在離散控制系統(tǒng)中可表示為：（３-2）式(3—２）中T為采樣周期稱(chēng)為比例項(xiàng)稱(chēng)為積分項(xiàng)稱(chēng)為微分項(xiàng)PIＤ增量型算法的算式為:3.1．３PID控制器的參數(shù)整定控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小.PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi):一是理論計(jì)算整定法.它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改.二是工程整定方法，它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行,且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PIＤ控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線(xiàn)法和衰減法.三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定.但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。3。2模糊控制器概述模糊控制是近代控制理論中建立在模糊集合論基礎(chǔ)上的一種基于語(yǔ)言規(guī)則與模糊推理的控制理論。它是智能控制的一個(gè)重要分支.隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在那些復(fù)雜的，受多因素影響的，嚴(yán)重非線(xiàn)性、不確定性、多樣性的大系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的控制理論和方法越來(lái)越顯示出其局限性。為此我們以人類(lèi)思維的控制方案為基礎(chǔ)，創(chuàng)造出了一種能反映人類(lèi)經(jīng)驗(yàn)的控制過(guò)程知識(shí)，并可以達(dá)到控制目的,能夠用某種形式表示出來(lái)，而且這種形式既能夠取代那種精密、反復(fù)、有錯(cuò)誤傾向的模型建造過(guò)程,又能避免精密地估計(jì)模型方程中各種參數(shù)的過(guò)程。這就是模糊控制產(chǎn)生的背景。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的控制機(jī)理是經(jīng)典或現(xiàn)代控制理論,而模糊控制器是一般的數(shù)字控制器,模糊控制系統(tǒng)應(yīng)用模糊控制機(jī)理。模糊控制器的一般組成如圖3-2所示，為多輸入多輸出模糊控制器，包括輸入量模糊化、數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、模糊推理和反模糊化組成。模糊控制器在輸入和輸出之間起著非線(xiàn)性映射作用,其輸入和輸出都是確定的實(shí)數(shù)值,而不是模糊集合。模糊化是指將輸入轉(zhuǎn)換為模糊集合,模糊推理使用規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則產(chǎn)生模糊結(jié)論,反模糊化則將模糊結(jié)論轉(zhuǎn)換為確定實(shí)數(shù)輸出。根據(jù)控制對(duì)象的特點(diǎn)、要求及專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，合理選擇控制器的輸入量、輸出量,從而確定模糊控制器的結(jié)構(gòu).輸入維數(shù)越多，控制會(huì)更精密,但控制規(guī)則的選取越困難,控制算法也越復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難.二維模糊控制器是最為常用的一類(lèi)模糊控制器。二維模糊控制器的兩個(gè)輸入基本上都選為被控變量與給定值的偏差E和EC。由于它能較嚴(yán)格地反映控制系統(tǒng)中輸出變量的動(dòng)態(tài)特性，因此在控制效果上要比一維模糊控制器好得多。當(dāng)二維模糊控制器有多個(gè)輸出時(shí),應(yīng)當(dāng)將這個(gè)模糊控制器拆分成多個(gè)二輸入一輸出的模糊控制器.例如,本論文中的模糊控制器有兩個(gè)輸入和一個(gè)輸出,則可以將該模糊控制器拆分成三個(gè)二輸入一輸出的模糊控制器.下面就兩輸入以輸出的模糊控制器進(jìn)行分析。圖3-２模糊控制器的組成3．２。１模糊化模糊化是將測(cè)量得到的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量,以作為模糊推理的輸入.模糊化處理的過(guò)程分為兩步：首先確定論域,并把精確量轉(zhuǎn)換成論域中的元素；然后再進(jìn)行模糊化.精確量到論域中的元素得轉(zhuǎn)換:對(duì)每個(gè)輸入變量都指定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的論域[－n,+n]，n為正整數(shù)。例如,對(duì)偏差e和偏差的變化率de/dt,取論域?yàn)?E=｛-4,—3,-2,-1，-0,+0，+１,+2，+3，+4｝EC=｛—4,-3,-2，—1,－0,+0，+1,＋２,+３，＋４}（3－3)將精確量（實(shí)際量）轉(zhuǎn)換并統(tǒng)一到規(guī)定的論域中，其變換關(guān)系為：（３-4）式（3-4)中,[a,ｂ]為變量ｘ的實(shí)際變化范圍，ｙ為論域［-ｎ，+n］中的變量。模糊化:模糊化的主要任務(wù)是求得輸入對(duì)應(yīng)于語(yǔ)言變量的隸屬度。偏差及其變化率的常用語(yǔ)言詞匯表示為：{負(fù)大,負(fù)中,負(fù)小，負(fù)零，正零，正小,正中,正大｝用英文字母簡(jiǎn)記為：E＝｛ＮB,NＭ，ＮＳ,NZ，PZ,PS，PM，PB｝EC={ＮＢ,NＭ，NＳ，NZ,PS,PM,PB｝(3－5）式（3—５)為偏差和偏差變化率的模糊集合，括號(hào)內(nèi)的每一個(gè)詞匯都是一個(gè)模糊子集。語(yǔ)言變量的隸屬函數(shù)有兩種表達(dá)方法,即離散方式和連續(xù)方式。離散方式取論域中的離散點(diǎn)(整數(shù)值）及這些點(diǎn)的隸屬度來(lái)描述一個(gè)語(yǔ)言變量。例如,取n＝4，“正大”的隸屬函數(shù)可寫(xiě)成：PB=這是查表中常用的。連續(xù)方式將隸屬度表示成論域變量的連續(xù)函數(shù),最常見(jiàn)的函數(shù)形式是三角函數(shù)。所謂模糊化就是確定式（３—3）中所示論域中的各元素隸屬于式(３-5)中各模糊子集的程度。在模糊控制中，通常制成隸屬度賦值表,通過(guò)查表得到有關(guān)隸屬函數(shù)，見(jiàn)表3-2所示.表3-2隸屬度賦值表eeE—4—３—2—1-0＋0+1+２＋3+4PB0０0０0000．20。６１。0PM000００0．１0．5０．90.9０。5PＳ００0０0。20．6１．00。60.2０PZ0000。10．5０。90．50.10０NZ000.10。５0.90。50。100０NS00．20。61．00。60。20０00NＭ0.５０。９0.9０．5０。100０00ＮB1.００．6０.20000０003.２。2模糊推理模糊控制算法常用語(yǔ)言規(guī)則表達(dá)，而控制作用的產(chǎn)生是推理的結(jié)果。模糊推理環(huán)節(jié)的輸入為偏差Ｅ和偏差的變化率EC，輸出為控制作用U，它們都是模糊量,它給定U和E、ＥC的關(guān)系，即模糊控制規(guī)則。模糊控制規(guī)則是根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的認(rèn)識(shí)和分析得到的，全部規(guī)則的組合構(gòu)成模糊控制規(guī)則集.模糊邏輯推理方法尚在發(fā)展中，比較典型的方法有Zadｅh方法、Baｌｄｗin方法、Ｔsukamoｔo方法、Yaｇer方法和Mｉzumoto方法。Zadｅｈ方法是最為常見(jiàn)的模糊推理方法.例如,某一生產(chǎn)過(guò)程的被調(diào)參數(shù)的偏差、偏差變化率和控制輸出分別為：E＝{ＮB,NM,NS,NZ，PZ，PS，PＭ,ＰB}EC=｛NB，NM，NS,ZO，PS，ＰM，ＰＢ}U={NB，NM，NＳ,ZＯ，PＳ，ＰＭ,PB}則一種可能的控制規(guī)則集如表3-3所示。表3—３中包含的控制規(guī)則，均為條件語(yǔ)句(ｉfE=EiandEC=ECitｈeｎU=Uｉｊ）形式，它相當(dāng)于2個(gè)輸入和一個(gè)輸出的模糊關(guān)系，其輸入和輸出的模糊量關(guān)系，滿(mǎn)足上述模糊關(guān)系的合成運(yùn)算，共有78=５6種模糊控制規(guī)則。這56個(gè)規(guī)則可以用MＡTLAＢ中的ＲulｅEditor來(lái)進(jìn)行編輯.表3—3模糊控制規(guī)則集EEUECCCCCCCCCCCCＮＢNMNＳＮZPZPSＰMPBNBNBNＢNBNMNSZOPSPSNMNBＮＢNＭNSＮＳＺOＰSPＭNSNBNBNMＮSZOPＳPMPMZONBNMNSZOZOＰSPＭＰBPSNMNＭNSZOPＳPMＰBPBPMＮMNSZOPＳPSPMPBPBＰBNＳNSZOPＳＰＭPBPBPＢ3．2.３反模糊化根據(jù)規(guī)則經(jīng)過(guò)推理得到的模糊集合（單點(diǎn)集合除外）無(wú)法被執(zhí)行機(jī)構(gòu)識(shí)別和執(zhí)行,所以需要將模糊集合Ｕ轉(zhuǎn)換成精確值u，這一轉(zhuǎn)換過(guò)程稱(chēng)為反模糊化。反模糊化常用的計(jì)算方法有重心法、最大隸屬度法、加權(quán)平均算法等。３.４模糊PＩD控制器的PLC實(shí)現(xiàn)SIＥＭEＮSS７-200ＰLC的編程系統(tǒng)ＳTＥＰ7提供了豐富的功能模塊，為模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)提供了方便.主循環(huán)程序模塊OＢ1實(shí)現(xiàn)對(duì)功能和功能塊的調(diào)用以及信號(hào)和數(shù)據(jù)的傳遞。循環(huán)中斷組織塊選擇時(shí)間間隔為１ｓ的OＢ３1。功能模塊FB10完成整個(gè)模糊控制功能.與之相對(duì)應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊為DB１0，主要存儲(chǔ)量化因子及目標(biāo)溫度,測(cè)量溫度等其他的參數(shù).FＢ1０由功能FＣ１、FＣ２、ＦＣ３、ＦC４這四個(gè)子程序組成。其中FC１完成E和ＥＣ的計(jì)算;FC2進(jìn)行模糊化處理；ＦＣ3實(shí)現(xiàn)模糊控制表的查詢(xún)功能；FＣ4完成KＰ、TＩ和TD的清晰化處理。模糊控制程序設(shè)計(jì)流程見(jiàn)圖3-11。用FB41“COＮＴ_C”可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制,ＦB“ＣOＮT_C”用于在SIMATIＣS７可編程控制器上，控制帶有連續(xù)輸入和輸出變量的工藝過(guò)程。在參數(shù)分配期間，用戶(hù)可以激活或取消激活PID控制器的子功能，以使控制器適合實(shí)際的工藝過(guò)程?？梢詫⒖刂破饔米鳎蠭D固定設(shè)定值控制器，或者在多回路控制中用作級(jí)聯(lián)、混合或比率控制器?？刂破鞯墓δ芑诓蓸涌刂破鞯腜ＩD控制算法,采樣控制器帶有一個(gè)模擬信號(hào)；如果需要的話(huà),還可以擴(kuò)展控制器的功能,增加一個(gè)脈沖生成器環(huán)節(jié),以產(chǎn)生脈寬調(diào)制的輸出信號(hào)，用于帶有比例執(zhí)行器的兩步或三步控制器。除了設(shè)定值和過(guò)程值分支中的功能以外，F(xiàn)B還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的ＰID控制器,該控制器具有連續(xù)的可調(diào)節(jié)變量輸出，并且還可以選擇手動(dòng)影響調(diào)節(jié)值。在ＰID控制模塊FB41中,KP、ＫＩ和KD分別對(duì)應(yīng)于輸入?yún)?shù)GAIＮ、ＴI和ＴD。圖３－１1模糊控制程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3-11所示，該流程圖的核心是模糊控制查詢(xún)表的查詢(xún)程序。模糊控制表中的模糊控制量KP按照先行后列，由左向右的訪(fǎng)問(wèn)方式順序存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)塊DB10中。數(shù)據(jù)類(lèi)型為整形(IＮT）.首地址為DＢ0,依次為DB2、ＤB4……ＤB３36（KP的規(guī)則數(shù)是１69)。如采用常規(guī)的判斷語(yǔ)句的查表方法，將會(huì)使程序語(yǔ)句多而繁瑣，因此采用STEP7中的指針尋址查表方法。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),將輸入模糊論域的元素均增加６,即化為［0，……1２］?？刂屏康幕窞椋?，偏移地址為2×(1３×Xi+Yj),由Ｘi，Yｊ可以確定控制量的絕對(duì)地址為2×(１3×Xi+Yｊ），通過(guò)指針變量獲得地址中存儲(chǔ)的KP的模糊值。以下給出系統(tǒng)的主要程序：循環(huán)中斷組織塊OＢ31：//每隔１ｓ調(diào)用FB１0實(shí)現(xiàn)模糊參數(shù)自整定ＣＡLLＦB10,DＢ１0PＶ:=MＤ０SＰ：=MD4Ｅ：=MＤ８EＣ：=MD12KP:=DB20。DBD20/／FB４1所對(duì)應(yīng)共享數(shù)據(jù)塊的比例增益輸入TI：=DＢ2０．DＢD24//ＦB4１所對(duì)應(yīng)共享數(shù)據(jù)塊的積分時(shí)間輸入ＴD:=ＤB２０．ＤＢD２8/／FB41所對(duì)應(yīng)共享數(shù)據(jù)塊的微分時(shí)間輸入功能FＣ3：／／實(shí)現(xiàn)模糊控制量的查詢(xún)功能LP＃DＢ21。DBＷ0L＃address１/／輸入變量addｒｅss1中SLD３+DT#ｐ1／/臨時(shí)變量p１ＬDBＷ[＃p１]TＭW10０//將KP的值存入MW100最后由FＣ４實(shí)現(xiàn)控制量ＫP、KI和ＫD的清晰化轉(zhuǎn)換,將最終計(jì)算結(jié)果送到FB41中對(duì)應(yīng)的參數(shù)中。通過(guò)ＦB４１,輸出控制量送到模擬量輸出模塊實(shí)現(xiàn)控制作用.4、冷庫(kù)控制電路設(shè)計(jì)4.1電路控制要求要求用ＰＬC程序模擬自動(dòng)化控制,從按下啟動(dòng)按鈕壓縮機(jī)組制冷啟動(dòng)、冷庫(kù)指示燈（綠)常亮，直至溫度限定開(kāi)關(guān)或庫(kù)門(mén)位置開(kāi)關(guān)動(dòng)作,壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行，溫度限定開(kāi)關(guān)或庫(kù)門(mén)位置開(kāi)關(guān)復(fù)位后，壓縮機(jī)組制冷再次啟動(dòng),反復(fù)運(yùn)行;冷庫(kù)呼叫系統(tǒng)被啟動(dòng)后，壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行，冷庫(kù)指示燈(紅)以0．５/0.5s閃爍，庫(kù)內(nèi)警報(bào)鈴聲響起,按下呼叫/警報(bào)解除按鈕后,冷庫(kù)正常運(yùn)行;冷庫(kù)消防警報(bào)啟動(dòng)后，壓縮機(jī)組停止運(yùn)行，冷庫(kù)指示燈(紅)以0。５/0．5s閃爍，庫(kù)內(nèi)警報(bào)鈴聲響起，按下呼叫／警報(bào)解除按鈕后，冷庫(kù)正常運(yùn)行，過(guò)程中按下停止按鈕隨即停止.對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，ＰＬC的選型尤為重要。比如對(duì)于要進(jìn)行溫度監(jiān)控及PID調(diào)節(jié)等控制的大系統(tǒng)，適宜選擇西門(mén)子S7—２00的PＬＣ。４.2Ｓ7-２０0系列PLＣ簡(jiǎn)介S7—20０是一種小型的可編程序控制器,適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。Ｓ7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7－200系列具有極高的性能／價(jià)格比。Ｓ7—200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（１）極高的可靠性；（2）極豐富的指令集;(３）易于掌握;（４）便捷的操作;(５）豐富的內(nèi)置集成功能；（6）實(shí)時(shí)特性;(7）強(qiáng)勁的通訊能力；（8）豐富的擴(kuò)展模塊.S7－200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如:沖壓機(jī)床,磨床,印刷機(jī)械,橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。S７—２00系列PLＣ可提供４個(gè)不同的基本型號(hào)的8種CＰU供您使用。4.３ＰＬC程序一般冷庫(kù)的輸入包括冷卻物冷藏間溫度檢測(cè)電路、電源檢測(cè)電路和溫度給定電路等；輸出包括壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電路和溫度顯示電路。大型冷庫(kù)的控制電路更為復(fù)雜.如表４—1所示，為了簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)，將輸入地址設(shè)定為冷藏啟動(dòng)I0。０、冷藏停止I0.6、溫度限定開(kāi)關(guān)I0.1、庫(kù)門(mén)位置開(kāi)關(guān)Ｉ0．２、冷庫(kù)呼叫系統(tǒng)I０.3、冷庫(kù)消防警報(bào)I０。５、呼叫/警報(bào)解除Ｉ０。４；輸出地址設(shè)定為壓縮機(jī)組制冷運(yùn)行Ｑ０.0、壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行Q0．２、冷庫(kù)指示燈(綠）Q0.１、冷庫(kù)指示燈（紅）Q０.3、庫(kù)內(nèi)警報(bào)鈴Q０．5、自動(dòng)消防報(bào)警Q０．4.由于該電路只有7個(gè)輸入和６個(gè)輸出,故選擇ＣPU2１4即滿(mǎn)足要求。冷庫(kù)控制燈有綠燈和紅燈各一個(gè),當(dāng)壓縮機(jī)組處于制冷運(yùn)行狀態(tài)時(shí),綠燈亮；當(dāng)壓縮機(jī)組處于恒溫運(yùn)行狀態(tài)時(shí),紅燈亮.表4—1輸入輸出表輸入輸出名稱(chēng)地址名稱(chēng)地址冷藏啟動(dòng)I０。0壓縮機(jī)組制冷運(yùn)行Q０.０冷藏停止I0.6壓縮機(jī)組恒溫運(yùn)行Q0.2溫度限定開(kāi)關(guān)I０．1冷庫(kù)指示燈（綠）Ｑ0。1庫(kù)門(mén)位置開(kāi)關(guān)Ｉ0.2冷庫(kù)指示燈(紅)Q０。３冷庫(kù)呼叫系統(tǒng)I0。3庫(kù)內(nèi)警報(bào)鈴Q0。5冷庫(kù)消防警報(bào)I0。5自動(dòng)消防報(bào)警Q0.４呼叫/警報(bào)解除I0。４采用S7—20０編程軟件編制的冷庫(kù)控制系統(tǒng)的梯形圖程序如下：對(duì)應(yīng)的指令表為：NETWOＲK1LDＩ0.0OＱ0．0OＩ0。2ANI0．1ANI0。3＝Q0。０ＮETＷORK2LDＩ０．0ＯＱ0.1AＮI0.1ANI0。3=Q0.1NＥTWORＫ3LDI０．1OQ0.2OＩ0。3OI0。6ＡNＩ0。5ANI0.2NETWORK4ＬDI0。３ＯQ0．3OT３8AＮI0．４=Q0．3NETＷORK５LDＩ０.３OM０.0ANI0。4ＡNT37=M0。0TONT３7，＋50NETWＯRK６ＬDT37OM０．１ＡNＩ0.4ANＴ38=Ｍ0．1TOＮＴ38，＋５０ＮETWＯRK7LDI０.3OQ０。4ANI０．4=Q0。4NＥTＷＯRK8ＬDI0。5ＯＱ0。５OＴ4０ANI0。６=Q0。5NETＷORK9ＬDI0.5OM０.２ANＩ０.6ANT３9=M0.2TOＮT39，+50ＮETWORK１0LＤT39OＭ0．3AＮＩ0。6ANT40=M0.3TONＴ40，+５0NETWＯＲＫ1１LDI0.5OＱ0。6ANI０。5＝Ｑ０。6結(jié)論基于PＬC實(shí)現(xiàn)PIＤ參數(shù)的在線(xiàn)模糊自整定,充分利用PLC的軟硬件資源,提高控制的智能化程度。這種模糊PＩD控制方式,兼顧傳統(tǒng)PID控制和模糊控制的優(yōu)點(diǎn)，在加快系統(tǒng)響應(yīng)、減小輸出振蕩、消除穩(wěn)態(tài)誤差等方面有很好的控制效果。冷庫(kù)制冷系統(tǒng)采用模糊PID技術(shù)與變頻調(diào)速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)和停止,克服了直接啟動(dòng)或停止所帶來(lái)的電流和機(jī)械沖擊，更重要的是，避免了電機(jī)長(zhǎng)期在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,有效地節(jié)約了能源,提高了經(jīng)濟(jì)效益。在電路控制系統(tǒng)中，本文用最簡(jiǎn)單的PLC控制代替了老式的繼電器控制，從而讓整個(gè)控制系統(tǒng)得以穩(wěn)定的操作和運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的便捷。模糊溫度控制缺乏理論與實(shí)踐的聯(lián)系，需要大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出模糊規(guī)則表,今后有必要對(duì)冷庫(kù)系統(tǒng)提出仿真模型，進(jìn)一步研究出更加可靠的模糊控制規(guī)則。S7－2０0的PLC運(yùn)用到模糊控制器還需要進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。電路控制部分的輸入輸出均進(jìn)行了簡(jiǎn)單化處理,實(shí)際的PLC輸入輸出觸點(diǎn)更為復(fù)雜,今后有必要對(duì)電路的細(xì)節(jié)部分做出研究。致謝值此論文完成之際，三年的大學(xué)求學(xué)生涯即將結(jié)束?；仡欉^(guò)去，艱辛和挫折都已淡去，留給我的只有美好的回憶和對(duì)即將到來(lái)的研究生學(xué)習(xí)階段的憧憬。感謝我的導(dǎo)師王老師.他傳授給我豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，把我領(lǐng)到學(xué)術(shù)研究的前沿；他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的事業(yè)心和責(zé)任感，也使我受益終生。在此謹(jǐn)向他表示最誠(chéng)摯的謝意。感謝我的家人在學(xué)習(xí)、生活上給予的關(guān)懷、鼓勵(lì)與支持，他們的無(wú)私奉獻(xiàn)是我最寶貴的財(cái)富。最后向在百忙之中抽出時(shí)間來(lái)審閱本論文的各位老師、專(zhuān)家和學(xué)者表示衷心的感謝.衷心地祝愿大家在今后工作和生活中一帆風(fēng)順,更上一層樓.參考文獻(xiàn)WanｇLan，ＺhangＺｈeｎgYa。ARｅasearchonRelaｔedQｕestioｎｓofＣｈineseFoodColdChaｉnDeveloｐｍenｔ，ManandＣyberｎetｉcs，２008,10：18－2１。王延峰,許進(jìn)。電冰箱模糊控制器的研制［J］.河南科學(xué),2003，２1(1）：1004—39１8.楊昭，譚晶瑩，李喜宏，徐曉麗.冷庫(kù)壓縮機(jī)變頻技術(shù)節(jié)能原理與經(jīng)濟(jì)效益分析[Ｄ］。壓縮機(jī)技術(shù)，2０05(5）:1006—2971。吳新忠?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)綜述［J].工礦自動(dòng)化,2004（1）:10０5—2481。劉金琨。先進(jìn)PID控制及其ＭATLAＢ仿真[M]。北京：電子工業(yè)出版社,2003.席愛(ài)民.模糊控制技術(shù)[M］。西安:西安電子科技大學(xué)出版社，２00８。伍言真.基于PＬC的模糊參數(shù)自整定溫度控制系統(tǒng)研究［D］。河北：河北工業(yè)大學(xué)，２０0７.王效華,張?jiān)伱?基于PLC白灰回轉(zhuǎn)窯的模糊PID控制系統(tǒng)[D]．福建:武夷學(xué)院，２００7.YouuｎggｙＳhiｎ，ＹoungSｏoChaｎg,ＹoｕngilＫim.Cｏｎｔrolｌerｄesignfoｒareal—timｅairhangｌｉngunｉt［J］．ContｒｏlEngｉnｅe(cuò)ｒiｎgPracｔice,20０2（1０）:51１-518.陳建明。電氣控制與ＰＬＣ應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，２006基于PLC的C6５0車(chē)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)老式車(chē)床故障多，檢修麻煩,線(xiàn)路復(fù)雜,越來(lái)越不適應(yīng)當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)要求的問(wèn)題，在對(duì)其電氣原理和控制要求進(jìn)行分析后，本文提出了用PＬC對(duì)車(chē)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的新方法.本設(shè)計(jì)從車(chē)床控制需要的I/O點(diǎn)數(shù)、性能價(jià)格比的高低、各控制功能的實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化等方面考慮，主要進(jìn)行了車(chē)床電氣原理分析、控制元件的選擇、ＰLC的I／O點(diǎn)分配以及控制系統(tǒng)的梯形圖程序設(shè)計(jì)等過(guò)程.PＬC控制系統(tǒng)硬件接線(xiàn)少、消耗功能低、反應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定、功能強(qiáng)大。用PＬC控制系統(tǒng)來(lái)取代車(chē)床原有的控制系統(tǒng),能使車(chē)床在改變控制要求時(shí)更為方便，配合合適的程序，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工功能。關(guān)鍵詞：C６50臥式車(chē)床;電氣控制原理;S7-2０0ＰLC；梯形圖ＣontrｏlSyｓtemofThｅc65０LaｔheDeｓignＢａsedｏnＰLCAbｓtｒact:Ｆoｒ

tradｉtｉoｎal

ｔurｎinｇ

lathes

havinｇ

mａｎｙ

exａｍｐｌes

ｏf

macｈine

malfunctions，

mainｔenａncｅ

of

trouｂlｅs，

circuit

compｌeｘitieｓ,

it’s

nｏt

fit

for

the

ｉnｄuｓtrial

proｄｕｃtiｏn

requirｅｍents

nｏwadays

mｏrｅ

aｎd

ｍorｅ．

Afｔer

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a

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／

O

ｐｏiｎts

oｆ

the

coｎtroｌlｅd

object,

rａt(yī)io

of

tｈｅ

cost-performance,

implementａt(yī)ｉon

and

opｔimiｚａt(yī)ｉon

of

the

ｃonｔrol

functiｏns，

ａｓ

wｅlｌ

aｓ

oｔｈｅr

sideｓ。

Thus

mａｉnly

aｎalyzed

the

contｒol

princｉples，

tｈe

contｒoｌ

devｉces

seleｃtionｓ，

PLC’ｓ

Ｉ

/

O

pｏints'

dｉsｔriｂutiｏｎs

aｎd

the

ｐｒocess

ｏf

cｏｎｔroｌ

systems

FＩG

pｒｏgraｍs.

ＰLC

cｏntｒol

sｙsｔｅｍ

has

lｅｓｓ

ｃｏnnectiｏns,

smalｌ

size，

lｏｗ

power

ｃonsｕｍｐtioｎ，

higｈer

control

speed，

higheｒ

relｉａbｉliｔy，

more

coｍplｅｔｅ

ｆuncｔioｎs

ａｎd

mａny

ｏｔher

aｄvantagｅs。

Eｌｅctｒicaｌ

coｎｔrol

sｙsｔems

used

ｉn

place

oｆ

the

relaｙ

ｃoｎtrol

ｌoｇｉc，

tｏgeｔher

with

the

aｐproｐｒiate

contｒoｌ

systeｍ，

ｗｈich

creａt(yī)es

ｒichｅr

ｃontｒol

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level．Keｙｗords:Ｃ650HoｒizontalＬａt(yī)he；ElectrｉcaｌConｔｒolＰrincｉple；S7-２０0PLC；Ｌaｄｄer引言近幾十年來(lái)，工業(yè)生產(chǎn)越來(lái)越趨近于現(xiàn)代化、自動(dòng)化。車(chē)床作為機(jī)械加工工業(yè)必不可少的設(shè)備,在工業(yè)生產(chǎn)中擁有重要的地位。而傳統(tǒng)的電氣控制車(chē)床由于自動(dòng)化水平低、線(xiàn)路復(fù)雜、故障率高、檢修麻煩等一系列因素。已經(jīng)越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的要求，正逐漸被數(shù)控車(chē)床所取代老式的車(chē)床全部廢棄不用，會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，所以對(duì)傳統(tǒng)車(chē)床進(jìn)行改造是一條不錯(cuò)的出路.近幾十年來(lái),PLC的出現(xiàn)，為工業(yè)控制開(kāi)辟了一片新天地，給工業(yè)控制帶來(lái)了史無(wú)前例的變革.隨著技術(shù)越來(lái)越成熟,PLC的功能也越來(lái)越全面，已經(jīng)成為許多控制領(lǐng)域的核心器件.古被設(shè)計(jì)采用ＰＬC對(duì)車(chē)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，這大大的簡(jiǎn)化了車(chē)床的硬件線(xiàn)路,降低了車(chē)床的故障率，而且輔以合適的程序，可大大提高車(chē)床的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的數(shù)控功能，是傳統(tǒng)車(chē)床重新煥發(fā)新的生機(jī).車(chē)床改造的背景意義及研究狀況1．1車(chē)床改造的背景及意義現(xiàn)今社會(huì)，隨著各種技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制要求越來(lái)越嚴(yán)格。車(chē)床作為加工各種回零器件的機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中必不可少。上世紀(jì)中期數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展迅猛，為機(jī)械制造業(yè)開(kāi)辟出一片嶄新的天地。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高,生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高[１].老式的車(chē)床采用的控制系統(tǒng),接線(xiàn)非常復(fù)雜，精度低,出現(xiàn)故障不易維修，一旦系統(tǒng)形成，想增加變動(dòng)功能也十分不易,并且一旦出現(xiàn)故障,檢查復(fù)雜，維修不便,工作效率低,已逐漸被各種數(shù)控機(jī)床取代。但是由于數(shù)控機(jī)床需要編程，對(duì)于數(shù)量小的特殊零件,單獨(dú)編程生產(chǎn)得不償失，所以仍需要傳統(tǒng)車(chē)床進(jìn)行生產(chǎn).隨著工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程越來(lái)越深，機(jī)床設(shè)備數(shù)控化率已經(jīng)變成評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家制造工業(yè)現(xiàn)代化水平的主要標(biāo)志.我們國(guó)家工業(yè)起步晚，雖說(shuō)近幾十年發(fā)展迅速,但與歐美日本等國(guó)家相比差距很大,這嚴(yán)重的制約了我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。而機(jī)械制造業(yè)事業(yè)個(gè)國(guó)家工業(yè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，所以，漸漸提高我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化比率,己經(jīng)變成我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),是我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化的重要因素之一.而這有兩條路可走：一是生產(chǎn)或進(jìn)口新的數(shù)控機(jī)床；二是對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的傳統(tǒng)機(jī)床加以改造。我國(guó)擁有基數(shù)極大的傳統(tǒng)老式機(jī)床，對(duì)于一個(gè)像我們這樣處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展期的國(guó)家,對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造，是一個(gè)極其有方便快捷且成效顯著的方法.1.２車(chē)床改造國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在歐美和日本,這些先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家除了大量制造數(shù)控機(jī)床,也有許多專(zhuān)門(mén)對(duì)舊機(jī)床進(jìn)行改造公司,尤其近年來(lái)受各種因素影響,歐美日本等發(fā)達(dá)國(guó)家受經(jīng)濟(jì)危機(jī)影響，機(jī)床制造業(yè)大受打擊,而機(jī)床改造卻因?yàn)樾枰杀镜?、?jiàn)效快，而成為為為數(shù)不多的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè),生機(jī)盎然,正處于發(fā)展的鼎盛時(shí)期。用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)以其獨(dú)有的特點(diǎn)廣受歡迎，已逐漸發(fā)展成為一個(gè)新行業(yè).由于我國(guó)工業(yè)起步較晚，車(chē)床改造仍處于研究階段,不少高校和科研院所已提出相應(yīng)課題，取得了不少的研究成果,相信不就得將來(lái)車(chē)床改造在我國(guó)也會(huì)成為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展起來(lái)。C650臥式車(chē)床2。1Ｃ650臥式車(chē)床簡(jiǎn)介C650臥式車(chē)床屬于中型車(chē)床，可加工的最大工件回轉(zhuǎn)直徑為1020ｍm,最大工件長(zhǎng)度為3000mm.它主要由床身、光桿、絲桿、尾座、刀架、主軸變速箱、進(jìn)給箱、和溜板箱等組成［2]。C650臥式車(chē)床如圖１所示.圖１C６50臥式車(chē)床工藝過(guò)程：車(chē)床有三種運(yùn)動(dòng)形式,主運(yùn)動(dòng)是工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),工件由車(chē)床上的卡盤(pán)固定好，在主軸的帶動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它克服車(chē)削加工時(shí)所產(chǎn)生的絕大部分阻力；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即為溜板驅(qū)動(dòng)刀架做縱橫移動(dòng);輔助運(yùn)動(dòng)是刀架進(jìn)行快速移動(dòng)，尾座的前后移動(dòng)以及卡盤(pán)對(duì)工件的卡緊和松開(kāi)。通常要考慮被加工零件的材料屬性、零件的尺寸及精度、車(chē)刀選型、加工方式和冷卻條件等因素，然后選取合適的切削速度,以免損壞工件或刀頭[3]。其工作過(guò)程過(guò)程如下:(1)正常車(chē)削加工時(shí)機(jī)床正轉(zhuǎn),但在加工螺紋時(shí)，工件吃刀不能太深，否則會(huì)崩壞刀頭，所以需要多次往復(fù)加工。一次加工完畢后要反轉(zhuǎn)退刀,為下次加工做準(zhǔn)備。為避免亂扣，這就要求工件的轉(zhuǎn)速同刀具后退的速度要保持與車(chē)削加工時(shí)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度一樣的比例。（2）Ｃ650臥式車(chē)床主軸由主電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng),Ｍ1正轉(zhuǎn)，主軸正轉(zhuǎn)，M１反轉(zhuǎn)，主軸反轉(zhuǎn)。（3）主電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)時(shí)使用直接啟動(dòng)的方法，既可以正轉(zhuǎn),也可以反轉(zhuǎn),為便于對(duì)刀，還配有點(diǎn)動(dòng)功能，點(diǎn)動(dòng)時(shí)采用串電阻減壓?jiǎn)?dòng)。因?yàn)榧庸r(shí)工件及卡盤(pán)夾子的重量比較大，加工時(shí)轉(zhuǎn)速也比較高,會(huì)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,停車(chē)時(shí)因受慣性影響不會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),所以必須有停車(chē)制動(dòng)功能，C65０車(chē)床的停車(chē)制動(dòng)使用速度繼電器的通斷來(lái)控制主電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng),使生產(chǎn)時(shí)的安全和效率得到保障。（4）車(chē)削加工中，由于摩擦生熱，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，如果不加以冷卻,會(huì)損壞工件和刀頭,所以車(chē)床還配有冷卻系統(tǒng),由Ｍ2驅(qū)動(dòng)冷卻泵為車(chē)床供應(yīng)冷卻液.（5）車(chē)床主電路上的M３是快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)后可帶動(dòng)刀架快速移動(dòng),可以提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。(６）車(chē)床通過(guò)主軸箱調(diào)節(jié)速度，主軸箱外有控制手柄，變換不同的位置，可由不同的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比改變主軸的轉(zhuǎn)速，以便用不同的速度來(lái)加工材料性質(zhì)不同的工件,提高工件的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。2.2C65０臥式車(chē)床改造主要內(nèi)容(１)主電動(dòng)機(jī)M1長(zhǎng)動(dòng)時(shí)，使用不經(jīng)限流電阻直接啟動(dòng)的方式。（2)主電動(dòng)機(jī)Ｍ1既能正向持續(xù)運(yùn)行,也能反向持續(xù)運(yùn)行。停轉(zhuǎn)時(shí)，使用反接制動(dòng)的方法抵消轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)現(xiàn)快速停車(chē)。(３）主電動(dòng)機(jī)M1可以正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)串電阻低壓?jiǎn)?dòng)。（4)原車(chē)床的工藝加工方法不變。（５)保留原車(chē)床控制系統(tǒng)中按鈕、手柄等手動(dòng)控制元件的作用。2．3C650車(chē)床的電氣控制原理車(chē)床電路相當(dāng)復(fù)雜,但根據(jù)各個(gè)電路的功用區(qū)分，大體由主電路，照明電路和控制電路三部分組成［４］。具體的電氣線(xiàn)路如圖2所示.圖2C650型臥式車(chē)床電氣控制線(xiàn)路2.３。1動(dòng)力電路(1)主電動(dòng)機(jī)電路電源引入與故障保護(hù):首先經(jīng)熔斷器FＵ對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行保護(hù)，然后由FU1、FR１對(duì)M1主電路進(jìn)行保護(hù),由FU4、FR2對(duì)M2主電路進(jìn)行保護(hù),再由FＵ5對(duì)M3主電路進(jìn)行保護(hù)。主電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn):根據(jù)上圖進(jìn)行電氣控制電路分析可知,主電路中KM1與KＭ２控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，二者不會(huì)同時(shí)閉合.當(dāng)ＫM1閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);當(dāng)ＫM２閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)換相反轉(zhuǎn)。主電動(dòng)機(jī)全壓與減運(yùn)轉(zhuǎn)壓狀態(tài)：電阻R是電動(dòng)機(jī)M1的限流電阻，受KM３主觸頭控制。當(dāng)KM3閉合時(shí)，電流直接經(jīng)ＫM3主觸頭進(jìn)入電動(dòng)機(jī)M１電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，當(dāng)KM3斷開(kāi)時(shí),電流將經(jīng)過(guò)R后再進(jìn)入M1中,經(jīng)R分壓后減壓?jiǎn)?dòng)。繞組電流監(jiān)控：電流表A是用于查看電動(dòng)機(jī)Ｍ1主電路中的電流情況的,其中線(xiàn)圈TA套在三相電路其中一相的導(dǎo)線(xiàn)上，且不與該導(dǎo)線(xiàn)相接觸。KT常閉延時(shí)斷開(kāi)觸頭閉合時(shí),電流表Ａ短接無(wú)顯示，當(dāng)觸頭斷開(kāi)時(shí)，電流表A顯示主電路電流情況。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)控：KＳ是速度繼電器，與M1同軸安裝，當(dāng)M1啟動(dòng)并接近額定轉(zhuǎn)速時(shí),ＫS閉合，當(dāng)M1停轉(zhuǎn)速度降低時(shí),KS重新斷開(kāi)，用于電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)中。（２）冷卻泵電動(dòng)機(jī)電路M2主電路經(jīng)ＦＵ４與FR2保護(hù)后,受KM４控制,ＫM4斷開(kāi),Ｍ２停止轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)不供給冷卻液;KM4閉合，M2啟動(dòng),系統(tǒng)開(kāi)始供液進(jìn)行冷卻。（3)快移電動(dòng)機(jī)電路經(jīng)ＦU5保護(hù)后.KＭ5閉合與斷開(kāi),控制M3的啟動(dòng)與停轉(zhuǎn).

TC變壓器一次側(cè)接入三相電源其中兩相，電壓為3８0V，二次側(cè)分別為兩個(gè)電路供電，一路給照明燈線(xiàn)路供電，電壓為36Ｖ，另一路則給車(chē)床控制線(xiàn)路供電,電壓為１10V.2．3。2控制線(xiàn)路控制線(xiàn)路從電路的９區(qū)至23區(qū),初始狀態(tài)時(shí),所有線(xiàn)圈均不通電,各個(gè)觸頭均處于不受力狀態(tài)。(1）主電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制按下SＢ2，只有線(xiàn)圈KＭ1通電，主電路中KM1閉合，M１啟動(dòng),松開(kāi)SＢ2,KＭ1立即斷開(kāi),M1停轉(zhuǎn)。（2)主電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制按下SB3，20區(qū)的KM3閉合，然后又令位于11區(qū)的中間繼電器KA閉合，經(jīng)過(guò)1、2、３線(xiàn)路,使得KM１線(xiàn)圈通電。而11~１2區(qū)的KM1與1４區(qū)的ＫA閉合，完成對(duì)SB３的自鎖。主電路中KM3與KM1閉合，電阻R被短路，電源直接接入電動(dòng)機(jī)M1中，電動(dòng)機(jī)Ｍ１正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。M１主電路中還有一個(gè)電流表,用來(lái)檢查電路中電流的大小,KＴ線(xiàn)圈剛剛通電時(shí)，由于剛開(kāi)始時(shí)仍處于延時(shí)時(shí)間，所以此時(shí)ＫT仍然處于閉合狀態(tài),電流表Ａ處于短路狀態(tài)無(wú)顯示，當(dāng)KＴ斷開(kāi)時(shí)，此時(shí)繞組電流已基本趨于正常，電流表A取消短接，按一定比例顯示出繞組電流。(3）主電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制按下SB4，通過(guò)分析不難得出，ＫM3閉合，進(jìn)而導(dǎo)致KM2線(xiàn)圈通電，14區(qū)KA與17－１８區(qū)ＫM2全都閉合，完成對(duì)SB4的自鎖環(huán)節(jié)。主電路中KＭ2、KM3閉合,電動(dòng)機(jī)M1直接與電源接通,反轉(zhuǎn)啟動(dòng)。（4）主電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制正轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：KＳ是速度繼電器，當(dāng)M１轉(zhuǎn)速達(dá)到速度繼電器的臨界速度時(shí),相對(duì)應(yīng)的觸頭即會(huì)閉合。按下SB1,所有電機(jī)也全部斷電，但由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大,電動(dòng)機(jī)只會(huì)緩慢降速，不會(huì)立即停轉(zhuǎn)。松開(kāi)SB1，KM２線(xiàn)圈通電，主電路中電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，與電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)，ＫS2因速度下降重新斷開(kāi)。反轉(zhuǎn)制動(dòng)控制：按下SB1，所有線(xiàn)圈斷電。一旦松開(kāi)SB1，由電路分析可知線(xiàn)圈KM1將通電,電動(dòng)機(jī)Ｍ1正轉(zhuǎn)啟動(dòng),與反轉(zhuǎn)慣性相抵消，電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，ＫS1也重新斷開(kāi)。（5）冷卻泵電動(dòng)機(jī)起?？刂瓢聪拢樱?,ＫM4閉合,形成自鎖環(huán)節(jié)，主電路中M2通電，M2持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)供液。停止供液時(shí)，只需要按下SB5，Ｍ2即會(huì)停轉(zhuǎn)，冷卻泵停止供液.(6）快移電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制將刀架移至一旁，ＳＱ將閉合，進(jìn)而導(dǎo)致接觸器KM5閉合,電動(dòng)機(jī)M３啟動(dòng)。將刀架恢復(fù)到原來(lái)的位置,ＳQ重新斷開(kāi)，M3將會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。(７）照明電路ＳＡ閉合,EL燈亮。SA斷開(kāi)，ＥL燈滅［5］。C650臥式車(chē)床電氣原理圖中電氣元件符號(hào)及名稱(chēng)如表1所示。3.系統(tǒng)元器件的概述與選擇3。1PLC類(lèi)型的簡(jiǎn)介PLC即可編程控器，是針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制,運(yùn)用多種現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新型控制元件。以其功能強(qiáng)大,價(jià)格低、操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制的核心元件。PLC從誕生那一刻起得到了迅猛的發(fā)展，世界各個(gè)著名電器公司幾乎都在生產(chǎn)?，F(xiàn)在在各個(gè)控制領(lǐng)域到處可見(jiàn)PＬＣ的應(yīng)用比較常見(jiàn)可編程控制器有的有德國(guó)的西門(mén)子（ＳIMATＩC）、美國(guó)的A—B和GＥ、日本的三菱和歐姆龍等。３。2PLＣ的特點(diǎn)PLＣ是綜合計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)電氣控制兩種不同的技術(shù),可以編程以進(jìn)行程序控制的器件。這也讓PLC擁有其他控制方法無(wú)法具有的優(yōu)點(diǎn):(１）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)ＰＬC針對(duì)生產(chǎn)生活使用過(guò)程中所面對(duì)的各種干擾,在軟硬件兩方面進(jìn)行了各種抗干擾的設(shè)計(jì)，可以在絕大多數(shù)的工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。用程序軟件來(lái)取代傳統(tǒng)控制器件的硬件線(xiàn)路,大大減少了接觸點(diǎn)