文献综述-50吨组装式冷库电控系统

1、冷库电路智能控制技术 专业班级：热能10-2班 姓名：文献综述 题 目 冷库电路智能控制技术 学生姓名 专业班级 热能10-2班 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 2014年05月20日 冷库电路智能控制技术摘 要 当前，各种新技术不断地应用到冷库中，使之越来越智能化，而单片机为各种新技术的实现提供了广阔的前景。本文介绍了冷库主要的智电控制技术，并阐述了单片机在冷库中的应用，同时介绍了采用51系列单片机作为主控制器的智能冷库控制系统。关键词 单片机/冷库/智能控制/冷库控制系统Cold storage circuit intelligent control technologyAbstract :at present, more and more new technologies are applied to the cold storage, making it more and more intelligent,and SCM provides broad prospects for implementation of new technologies.

2、This article describes major intellectual control technology of cold storage, and described the application of single-chip microcomputer in the cold storage, along with the use of 51 microcontroller as the main controller of the intelligent control system of cold storage.Keywords: single chip microcomputer; cold storage; intelligent control; control system0引言随着电子技术的飞速发展，单片机也随之有了很大的发展。各种新式的单片机层出不穷，并在人类生活的各个领域获得广泛的应用。单片机自20世纪70年代问世以来，性能不断提高，功能不断增多，能满足很多应用场合的需要。同时，单片机具有集成度高、功能强大，速度快、体积小、功耗低，使用方便、性能

3、可靠且价格低廉等特点，使单片机在工业控制，数据采集和处理，家用电器等各领域应用越来越广泛。随着对冷库在节能、环保、自动化等方面的要求不断提高，越来越多的智能控制技术引入到冷库中。而单片机以其独特的优点在冷库的智能化发展中发挥了重要作用，大部分的智能控制技术是用单片机来实现的。通过单片机，模糊控制技术多段变温技术、自动制冰技术，瞄准冷却技术、变频技术、信息化网络化技术等智能技术都在冷库中获得了广泛的应用。1单片机概述1.1单片机的发展1974年，美国Fairchild公司研制出世界上第一台由两块集成电路芯片组成的单片微型计算机F8，从此单片机就开始迅速发张。从4位机和8位机到现在的16位机和32位机，单片机的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛。单片机的发展历程通常可以分为以下几个阶段：(1)第一代单片机（19741976） 这是单片机的起步阶段。在这个时期生产的单片机属于4位机型，集成度低。典型的代表产品有Intel公司生产4004四位单片机，主要应用于家用电器领域中。(2)第二代单片机（19761978） 这是单片机的发展阶段。这个时代生产的单片机属于低中档8位机型，片内集成有CPU

4、、输入输出接口、定时器和ROM等功能部件，是8位机的早期产品，存储器容量，性能低，目前已很少应用。典型的产品有Intel公司的MCS48系列单片机。(3）第三代单片机（19791982） 这一代单片机的存储器容量和寻址范围都有扩大，而且增加了中断源、并行I/O和定时器/计数器个数，集成了全双工串行通信接口电路。代表产品有Intel公司的MCS51系列机。(4）第四代单片机（1982年以后） 这是16位单片机和8位高性能单片机并行发展的时代。16位单片机的特点是工艺先进、集成度高和内部功能强，代表产品有Intel公司生产的MCS96系列等。1.2单片机的特点单片机结构上的设计主要是面向控制上的需要，因此，它在硬件结构、指令系统及I/0能力等方面均有独特之处，其显著的特点之一就是具有非常有效的控制能力，故也可把单片机称为微控制器。与普通的微型计算机相比，单片机主要具有以下特点：(1)体积小、结构简单、可集性高单片机把各功能部件集成在一个芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境下工作

5、。(2)控制能力强单片机虽然结构简单，但是它“五脏俱全”，已经具备了足够的控制功能。单片机具有较多的I/0口，CPU可以直接对I/0进行操作、算术操作、逻辑操作和位操作，指令简单而丰富。所以单片机也是“面向控制”的计算机。(3)低电压、低功耗单片机可以在2.2V的电压下运行，有的已能在1.2V或0.9V下工作；功耗降至为级，一颗纽扣电池就可长期使用。(4)优异的性能价格比 由于单片机构成的硬件结构简单、开发周期短、控制功能强、可靠性高，因此，在达到同样功能的条件下，用单片机开发的控制系统比用其它类型的微型计算机开发的控制系统价格更便宜。1.3工作过程单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程。所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。 为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程

6、序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。程序通常是顺序执行的，所以程序中的指令也是一条条顺序存放的，单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行，必须有一个部件能追踪指令所在的地址，这一部件就是程序计数器PC（包含在CPU中），在开始执行程序时，给PC赋以程序中第一条指令所在的地址，然后取得每一条要执行的命令，PC之中的内容就会自动增加，增加量由本条指令长度决定，可能是1、2或3，以指向下一条指令的起始地址，保证指令顺序执行。2智能控制技术2.1模糊控制模糊控制是以模糊数学、模糊集合论基础的控制方法，运用模糊语言来进行推理。模糊控制在一定程度上模仿了人的思维方式。并对控制经验进行了语言化。冷库在使用过程中，受到外界的干扰大，作为控制对象

7、不能建立精确的数学模型，所以不可能对其进行精确的控制。而模糊控制不需要对冷库控制对象建立精确的数学模型，且控制效果更好。2.2网络技术随着通信、计算机技术的发展，人们越来越希望能在远距离上控制冷库的运行，促使了网络通信技术应用到大型冷库上。网络冷库实现了以下的功能：远程监控、查询、诊断：通过网络在远距离查询冷库运行状态、使用状况，诊断冷库的故障。远程控制：通过网络对远距离的冷库设定温度、状态等。2.3智能化监控技术 冷库集中监控系统是专门为冷库监控而定制开发的专用系统软件。该系统是一个集传感器技术、控制技术、通讯技术和计算机技术于一体的高科技信息产品。它是由温度探头采集部分、稳定模块部分、数据通讯部分、数据处理部分和执行电控部分组成。通过通讯协议实现了对冷库的远程设置和集中管理，其中控制部分的设置参数分为五类，分别是：压缩机设置参数、除霜控制参数、管理参数和基本配置参数。每个子库内的温度探头放置在每个库体的冷风机的回气侧，以此来感应库内温度和实现对整个冷库的温度巡检。温度巡检监控系统油温度传感器、温度控制器、CAN转换器、温度中央集中管理系统组成。其远程结构图如图1所示。3.详细分析几

8、种不同的冷库系统3.1 基于PLC的冷库控制系统 可编程控制器PLC具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、使用方便以及功耗低等特点, 它采用压缩机的吸入压力作为检测参数, 具有反应迅速, 经济性能比高的特点。因此, 采用可编程控制器PLC, 取代了常规的继电器逻辑电路的控制, 节省了投资， 保证了系统的长时间安全无故障运行, 可以实时检测, 反应速度快, 减轻工人的劳动强度，解决了系统的不稳定性, 缩短了控制系统的滞后时间, 减少了系统控制误差, 提高了系统的控制精度, 使库房的温度达到最佳控制效果。3.2 基于PLC的模糊PID 参数自整定控制算法的控制系统冷库制冷系统是大滞后、大惯性、时变性的复杂系统, 并且其制冷性能受到诸多干扰因素的影响。为了解决传统的PID控制2精度不高的问题, 提出采用模糊PID 参数自整定技术, 借助PID参数的在线模糊自整定, 实时修改PID参数, 确保系统在运行过程中始终处于优化状态既满足系统技术性能指标要求又能节约能源。基于PLC的模糊PID参数自整定控制算法的控制系统，把模糊控制程序作为整个PLC控制程序的一个子程序, 包括数据的读取、模糊推

9、理和控制信号输出, 通过中断调用子程序完成模糊控制。利用PLC编程软件SIEMAT IC STEP 7.503, 采用模块化编程方法, 对标准的PID控制模块FB41中的参数在线模糊自整定, 以达到良好的控制效果和良好的稳定性。本系统采用上下位机的主从式结构, PLC作为下位机完成现场数据的实时采集和控制功能; 上位机采用工业控制计算机与PLC进行数据交换, 实现数据的显示、报警等功能。本系统采用工控机是为了与计算机控制专业共享实训室, 可由人机界面代替。对于像冷库这样的非线性、时变性、多参数间强烈耦合、较大的随机干扰、过程机理错综复杂的被控对象, 采用传统的PID控制, 控制的超调大, 调节时间长,控制效果较差。模糊控制作为一种先进的控制技术对解决此类问题有着其独特的优势, 而要将此控制策略应用于工程实际, 必须要由相应的软、硬件组成的控制系统实现, 可编程序控制器PLC正是一个非常合适的选择, 它以其体积小、功能强、灵活通用、维护方便、可靠性高、环境适应力强等一系列优点得到广泛应用, 成为现代工业控制的三大支柱之一。所以, 将模糊控制技术和PLC技术结合起来, 采用模糊推理, 实现对PID参数的在线自整定。本控制系统基于PLC实现PID参数的在线模糊自整定, 充分利用PLC的软硬件资源, 又提高了控制的智能化程度。这种模糊PID控制方式, 兼顾了传统PID 控制和模糊控制的优点, 在加快系统响应, 减小输出振荡, 消除稳态误差等方面有很好的控制效果。冷库制冷系统采用模糊PID技术与变频调速技术, 实现了压缩机的平稳启动

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