基于西门子S7-200PLC及HMI人机界面的冷库控制系统的设计
摘要：本设计的最终目的则是采用自动化的冷库控制系统用以替代传统的这种控制方式。本设计采用以 PLC为核心的大脑，配合模拟量输入模块， HMI人机界面，各种传感器和执行元件有机配合，打造一个可以无需人员值守、自动、高效、节能、安全的自动化冷库。根据冷库系统的现实要求电路设计中采用Y-△启动，实现降压启动，做到保护电路与保障人员安全相结合有效统一。应用西门子S7-200系列的PLC在软件编程上获得极大便利。
关键词：S7-200smart系列PLC、模拟量、SMART 1000 IE V3触摸屏、MIK-P300型半导体压力电阻压力传感器、自动化
The cold storage control system based on PLC
Abstract： The ultimate goal of this design is to use an automated cold storage control system to replace the traditional control method. This design adopts the brain with PLC as the core, cooperates with the analog input module, HMI man-machine interface, and various sensors and actuators to create an automated cold storage that can be operated without personnel, automatic, efficient, energy-saving and safe. According to the actual requirements of the cold storage system, Y-△ startup is used in the circuit design to realize step-down start-up, so that the protection circuit can be combined with the security personnel to achieve effective unity. The application of Siemens S7-200 series PLC has been greatly facilitated in software programming.
目 录
第一章 绪论 1
1.1冷库系统研究背景 1
1.2冷库自动控制系统的介绍 2
1.3 PLC在冷库中的应用简介 2
第二章 冷库系统概述 3
2.1自动控制系统的发展 3
2.2冷库控制系统概述 4
第三章 冷库控制系统硬件的选取及电路设计 7
3.1 PLC的选取 7
3.2人机界面的选取 8
3.3制冷压缩机组的选取 8
3.4变频器的选取 9
3.5传感器的选取 10
3.5.2温度传感器的选取 11
3.5.3液位传感器的选取 12
3.6呼叫系统的选取 12
3.7硬件接线电路设计 13
3.7.1外部接线主电路 13
3.7.2 PLC外部接线图 15
第四章 冷库控制系统软件系统的设计 16
4.1 PLC程序设计 16
4.1.1 I/O分配表 16
4.1.2 程序梯形图 17
第五章 结论 26
第六章 致谢 27
参考文献 29
附录一 基于PLC的冷库控制系统主电路图纸 29
附录二 基于PLC的冷库控制系统PLC外部接线图纸 30
第一章 绪 论
1.1冷库系统研究背景
为了能延迟变质品的使用寿命，通常使用冷库去存储变质品，通过机器制冷保证冷库的湿度温度保持不变。
据统计，我国冷库企业有两万余家，就业人数超过200万人，年产值超600万人民币。
随着科技发展，我国冷库的数量和质量得到急速发展，冷库产业链也随之增加。二十多年的发展使我国的冷库总数增加了一半，冷库的机器程度也比以前提高了很多。冷库库容也从起初的几万吨增加了百余被，达到了一千俩百万吨。但是现在我国冷库每年损耗依旧十分巨大。
经历多年发展，虽然冷库技术得到长足发展，但是和发达国家还是有所差距。现在我国的冷库七成以上还是十几年前的技术水平，自动化控制技术没得到普及占比不足30%。
现有旧冷库没有技术含量，目前大多数机器已经陈旧，对温度的实时控制不能跟产品上需求展，配套设施匮乏，甚至还有的是人工检测温度，靠工作经验操作制冷机器，改变温度。落后的技术导致人力资源浪费，工作效率不足，浪费资源，似的工作成本大幅提升。冷库管理的自动水平提高在节约资源，提高效率，降低成本上有着重大意义。根据冷库的现状和发展趋势，水果产品的恒温和储气量一直在快速发展，低温贮藏所占比重增加，适合小型冰箱的建设和使用。
1.2冷库自动控制系统的介绍
冷库系统使用自动化控制能大大提高冷库制冷工作质量。自动控制能使库内温度恒定自动控制系统在设定的范围内可以使制冷系统的温度、冷凝剂液位数据、制冷压缩机压力，在系统安全的情况下高效运行。调研证明，自动化冷库比手动控制的老式冷库更加技能环保，大大延长易变质存储物品的稳定寿命。
由于计算机控制技术的高速发展，计算机应用于工业生产得到普及，冷库系统通过应用计算机系统提高冷库的自动化水平得到推广。现在的自动控制系统有很多，比如单片机还有PLC都可以用作为冷库的自动化控制的核心，PLC是在工业生产下开发出的现场控制的微型开放计算机，应为其本身高效的汇编语言，强大的环境适应能力而得到广泛推广使用。而且随着发展功能变得更强大，结合了通讯单元、模拟量输出单元等等，现在PLC控制器已经能胜任大多数现场控制需求。
1.3 PLC在冷库中的应用简介
继电器控制和单片机虽然应用广泛但是PLC可靠性高、性价比优越、开发硬件装置更加全面，并且调试简易，单片机需要很长的开发周期、plc编程语言采用和电路图一起的梯形图，容易理解会，针对系统的设计工作量也比单片机要少。通常情况下用冗余设计，多留下一些的点位，一旦发生点位损坏，能大大降低维修的工作量与困难程度。PLC控制的系统和继电器控制方式有很多优势：体积更加小，能耗更加低，所有触点都是虚电，而且拥有可以有几乎无穷无尽的触点和变量。在PLC的冷库控制系统中，拥有完善的人机界面。在人机界面上能够监视所有数据，例如冷库机组的运行状态、冷库不同车间的库内温度、库内湿度，各个空气压缩机实时压力和各个冷凝剂位面的实时面高度等诸多方面，如若机构出现异常，还可以在指示哪里出现有异常，方便维护与处理。
控制系除了通过使用增加大量传感器增强对冷库系统的实时状态监控，还可人机界面配合显示出运行时的故障的地方。当冷库运行发生故障时，提示发生故障的环节，告诉技术员如何修理，使技术员更快处理故障，大大完善机组效率和操作稳定工作能力。与传统控制器如出一辙，PLC能够控制整个系统的所有工作单元，包括实现机器功率制冷效果的调节以及安全生产上的保护。PLC自身拥有的精良特性提高了机组的能效比。
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