小型冷库恒温控制的PLC设计

一、冷库的方案设计




1. 设计条件和设计参数
设计条件：设计对象一层结构的药材冷藏库，+5℃冷藏库库体容积约为760立方米， -20℃冷藏库库体容积约为27立方米。
设计参数：
环境参数：干球温度TD=33.5℃ ，相对湿度RH=85℅；
室内参数：
+5℃药材药品冷藏库   干球温度TD=+5℃ ，相对湿度RH=85—90℅；
-20℃药材药品冷藏库  干球温度TD=-20℃ ，相对湿度RH=85—90℅；


2. 设计依据

• 《冷库设计规范》GB 50072—2001版
• 业主提供的相关资料和要求
  

3. 系统设计和内容

• 制冷系统
  根据设计条件和设计参数以及实际条件，本方案设计选用直接蒸发式制冷系统，其优点是供冷直接，制冷效果好。+5℃冷藏库冷源采用三台美优乐风冷压缩机组，每台功率为13HP，总电机功率为39HP。-20℃冷藏库冷源采用一台美优乐风冷压缩机组，功率为8HP
• 室内采用冷风机强制通风，加强库内空气流动，降温速度快，室内温度分布均匀。
• 冷库安装有余压阀，可将库内风压维持在一定范围内。
  

4. 库体施工说明
该冷库为使用中的土建式冷库，库体、地坪保温情况良好，无须改动。只须用聚氨脂彩钢板隔出一部分空间作为+5℃冷藏库和-20℃冷藏库使用。原有部分风管、风口应拆除。

5. 内隔墙墙体施工方法
墙体的施工首先是聚氨脂泡沫彩钢板的架设，彩钢板架设后用拉码固定。
在架设彩钢板时应尽量使用原块，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。安装完成用散装聚胺酯发泡剂封漏缝。


6. 制冷系统

• 本设计选用三台13HP的制冷机组对+5℃冷藏库供冷。计算时，所需的制冷量已列入设计之范围内。-20℃冷藏库采用一台8HP的制冷机组，冷量充足。
• 系统选用美优乐风冷全封闭式压缩机组，能稳定运行于设计的温度环境下。
• 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。
• 系统制冷机组集中放置在一层平台，冷媒在库内直接蒸发。
• 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，机组性能稳定。
  

7. 机组的安装

• 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。
• 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，
• 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。
• 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。
  

二、冷库的安装平面

三、制冷系统原理图

四、继电器-接触器电路

五、PLC的输入信号

• 1x(01、02、03)——三相电源信号。(3点)
• 4x(SP1、SP2)——高、低压控制器信号。(累计11点)
• 4x(KH)——压缩机电机过载信号。(累计15点)
• 4x(WJ9、WJ10)——温控器制冷信号。(累计19点)
• 4x(WJ7、WJ8)——温控器熔霜信号。(累计23点)
• 4x(SB1、SB2)——压缩机及风冷机手动启/停信号。(累计31点)
• 4x(SB11、SB21)——室风冷风机手动启/停信号。(累计39点)
• 4x(SB12、SB22)——熔霜加热手动启/停信号。(累计47点)
• 4*RUN/STOP——自动/手动选择。(累计51点)
• 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)。
• 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。
  

六、PLC的输出信号

• 4x(KM1)——压缩机及风冷机启动接触器。(4)
• 4x(KM3)——室风冷风机启动接触器。(累计8点)
• 4x(KM4)——熔霜加热启动接触器。(累计12点)
• 4x(YA)——二通阀启动继电器。(累计16点)
• 4x(HG0)——机组自动指示。(累计20点)
• 4x(HY0)——机组手动指示。(累计24点)
• x(HA)——压缩机电机过载报警蜂鸣器。(累计25点)
• 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。
• 4x(HG2)——室内冷风机运行直接用接触器触点接通指示灯显示。
• 4x(HY2)——熔霜加热运行直接用接触器触点接通指示灯显示。
• 1x(HY、HG、HR)——三相电源直接接通指示灯显示。
• 警铃——(直接接受库内报警按钮信号报警)。
  

七、PLC的控制要求

• 1x(01、02、03)——三相电源信号只要有一个不存在，系统便退出运行并报警。
• 4台机组分别设置‘自动、停止、手动’三种工作模式，独立运行，互不干扰。
• 手动工作模式下：用按钮进行机组的启动/停止控制，分别进行互不干扰。
• 自动工作模式下：由温控器自动控制机组的制冷和熔霜。
• 制冷和熔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，以保证其安全运行。
• 室内冷风机启动到压缩机启动，加入延时0~180S可调。
• 压缩机停止到室内冷风机停止，加入延时0~180S可调。
• 二通阀首先启动，延时(0~30S可调)启动压缩机。
• 二通阀首先停止，延时(0~30S可调)停止压缩机。
• 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、机组熔霜启动信号、电源缺相信号。
• 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。
• 当发出电源缺相信号时，全部机组退出运行，允许室内冷风机延时停机。
• 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，室内冷风机不停，但是除霜时室内冷风机停。
• 报警蜂鸣器鸣响延时(0~30S可调)后，自动消音。
  

八、PLC设备清单1. 主 机  K7M-DRT60U   1台    36-I/24-O
     I/O模块G7E-DR20A   1台    12-I/8-O      
     I/O模块 G7E-DC08A  1台     08-I/0-O
    三共68-I/40-O
2.  备用电池25Ah DC24V




九、PLC的系统接线

1. 主电路

• 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。
• 照明变压器系成品，另箱安装，二次必须重复接地。
• 单位：功率—KW    未标注导线型号—BVV    导线截面—mm2
• *=1~4
  

2. 控制电路

• 控制电路中的温控器电源开SA*，在自动时接通。
• 4#机组的控制回路接至L3，且无KA0。
• 电源信号颜色：L1—黄、L2—绿、L3—红。
• KM1和KM4设机械联锁，以策安全。
• *=1~4
  

3. 主机接线

4. 输入接线

5. 输出接线

十、PLC的程序框图

十一、PLC的优化设计

1.输入扩展电路的梯形图
用移位指令，以F0090的20ms扫描刷新P40~P43晶体管输出，给P001C~P0023送去取样电源，这样就得到了4x8=32点的输入信号扩展。梯形图如下：

它们的地址是：
A.        压缩机及风冷机手动启动信号
1). 1SB1—P40*P1C
2). 2SB1—P41* P1C
3). 3SB1—P42* P1C
4). 4SB1—P43* P1C
B.        压缩机及风冷机手动停止信号
1). 1SB2—P40*P1D
2). 2SB2—P41*P1D
3). 3SB2—P42*P1D
4). 4SB2—P43*P1D
C.        室风冷风机手动启动信号
1). 1SB11—P40*P1E
2). 2SB11—P41*P1E
3). 3SB11—P42*P1E
4). 4SB11—P43*P1E
D.        室风冷风机手动停止信号
1). 1SB12—P40*P1F
2). 2SB12—P41*P1F
3). 3SB12—P42*P1F
4). 4SB12—P43*P1F
E.        熔霜加热手动启动信号
1). 1SB21—P40*P20
2). 2SB21—P41*P20
3). 3SB21—P42*P20
4). 4SB21—P43*P20
F.        熔霜加热手动停止信号
1). 1SB22—P40*P21
2). 2SB22—P41*P21
3). 3SB22—P42*P21
4). 4SB22—P43*P21
G.        压缩机运行信号反馈
1). 1KM1—P40*P22
2). 2KM1—P41*P22
3). 3KM1—P42*P22
4). 4KM1—P43*P22
H.        化霜反馈信号
1). 1KM4—P40*P23
2). 2KM4—P41*P23
3). 3KM4—P42*P23

4). 4KM4—P43*P23


2.输出扩展电路的梯形图

显示点的地址是：

1). 工作状态显示
A. 1HG0—P40*P44
B. 2HG0—P40*P45
C. 3HG0—P40*P46
D. 4HG0—P40*P47
2). 压缩机过载显示
A.        1HY1—P41*P44
B.        2HY1—P41*P45
C.        3HY1—P41*P46
D.        4HY1—P41*P47
3). (常亮)系统压力过高(闪亮)系统压力过低显示
A.        1HY0—P42*P44
B.        2HY0—P42*P45
C.        3HY0—P42*P46
D.        4HY0—P42*P47
4). 电源单相显示 1HG3—P43*P44

5). 报 警 显 示 HA—P43*P47


梯形图如下：

图中只编写了1＃机组的梯形图。

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