一、引言
某食品有限公司新建一座大型冷庫，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，總容積58000 M3，容量14000噸；另有凍結間4間，計40噸/日。冷藏間設計溫度為-22℃；凍結間原設計為-25℃，后來將冷風機面積增加，實際能達到-30℃以下。
該工程由國內貿易工程設計院設計，制冷工藝安裝工程由某安裝公司施工。原設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改為全自動程序控制，由某集團配合我們對圖紙作了部分修改。
冷庫制冷系統有氨系統和氟系統兩種。在小型冷庫中一般使用氟系統，它能比較容易地實現自控；大中型冷庫用的則是氨系統，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、控制技術不成熟，搞自動化的較少�，F在，隨著技術進步和計算機的發展，利用信息技術改造傳統的制冷工業已經成為可能。目前，有一些新建的冷庫在上自動化，我國某市就有二、三個中型氨系統的自動化冷庫，但設備都是全進口的，利用國產設備實現氨系統冷庫全自動控制的，某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，可以保證了制冷設備和系統穩定、可靠地運行，達到高效、節能、安全的目的。據某集團的資料介紹，自動化冷庫較傳統冷庫一般可節電21％。某食品冷庫的機房（含二期容量）和一期庫房于2006年1月開始安裝，4月中旬進行自動控制的調試，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，對出現一些問題，及時作了適當地修正，證明對氨制冷系統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，低于國家二級企業規定的標準0.3kw.h/噸.日，而且98％以上是用的低谷電，大大地降低了生產成本。
二、冷庫制冷系統與設備配置：
2－－1、系統配置
制冷系統分-35℃、-30℃、-10℃三個。-35℃系統用于凍結間，-30℃用于冷藏間。這兩個系統采用配搭式雙級壓縮循環，共用一個中間冷卻器（-10℃）和同一高壓級；高壓級還用于-10℃的空調系統，它通過兩個臥式蒸發器為加工間夏季空調提供-3—2℃的乙二醇溶液－－目前-10℃系統暫未上馬。
2－－3、制冷系統特點：
2－－3－－1、兩個低溫系統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。具有節省系統的運行費用、降低了壓縮機的壓縮比、容積效率提高的優點。本工程由于把-35℃、-30℃的高壓級與-10℃系統合并為同一系統，比起其各自為獨立的系統，可以大大減少壓縮機組的使用臺數，并使得壓縮機組在部分負荷下的運行概率減低，增加系統的運行可靠性，并節約了能耗，節省了投資。
2－－3－－2中間冷卻器使用了二次節流完全冷卻方式。該方式在國內剛處于起步階段，其優點是可以減少節流過程中的不可逆損失，減低了低壓循環桶的供液溫度（傳統的一次節流中間冷卻器盤管溫度比中間溫度高5－7℃，而二次節流完全冷卻向低壓循環桶的供液溫度即為中間溫度），從而提高了低壓級的產冷量。二次節流的中間冷卻器它除作低溫系統的中冷外，還兼作-10℃系統的循環桶，附帶了部分負荷，使單位功率的制冷量增大，系統運行費用降低，能取得更大的節能。由于沒有了獨立的中間冷卻器，使制冷系統的管道簡化了許多，也減少了初始的投資。
2－－3－－3、安裝了蒸發式冷凝器，節約了水、電能的消耗。
2－－3－－4、系統中安裝的‘多點自動空氣分離器’，能夠連續不斷地將不凝性氣體從設備中分離出來，以維持系統工作的經濟性。
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的自動化和貯藏系統的自動化兩項構成。目前，我們所做的只是制冷系統的自動化－－-它包括自動運行控制、實時監測、自動保護、數據的采集與處理，以及報表的自動生成。
新型的工業自動化控制系統是以標準的工業計算機軟、硬件平臺構成的集成系統。現代冷庫制冷系統自動化的概念，應當是利用信息技術為依托，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，對受控對象及生產過程的運行狀態實時監控，使設備與工藝系統按照預置的程序運行，并能自動保護。同時，對使用者提供人機對話界面, 能夠顯示各種參數的動、靜態畫面�？梢源蛴�、輸出報表，進行相關數據處理和歷史記錄地追憶。在授權的情況下，能自由設定系統的運行狀態。
PLC(Programmable Logie Controller)是一種非常成熟的工業控制器，已被廣泛地應用于工業自動化控制。它用一臺專用工業控制計算機作為上位機，與主控柜上的PLC、機組上的PLC和設備上的PLC通過通訊電纜將數據采集、顯示，實現對設備的監測、控制、參數調節以及報警等功能，并可自動記錄設備運行的參數數據及報警情況，以備查考。
3－－2、控制系統的結構：
控制系統采用工業總線型網絡，保證各節點之間的可靠通訊。系統為集中監控、分散控制的控制模式。
整個控制系統可劃分為三個層次，即監控層、控制層和設備層。
3—2—1、監控層：由一臺配備了組態軟件的專用工控機，負責下位機（多個PLC）的集中監控和系統的參數配置、管理。在微機上顯示各個監測點動態模擬畫面、對系統的數據自動生成表格、定時或人為輸出到打印機打印，并可在授權的范圍內進行設置點的數據設置。
硬件配置：監控計算機、打印機、通訊卡、通訊電纜等。
軟件配置：系統軟件（Windows的操作系統），監控組態軟件。
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，負責對本地設備即PLC的I/O點進行數據采集和控制。
通過通訊網絡將所有相關的數據上傳給上位監控機。
主要硬件設備：PLC控制器、通訊卡、通訊電纜轉接器、人機界面、接口模塊、通訊電纜等。
軟件：PLC編程軟件、人機界面組態軟件、應用軟件。
3—2－－3設備層：設備層在整個控制系統中處于底層，是整個控制系統的關鍵環節，是控制系統的執行機構和數據采集部分。主要包括執行器、檢測單元。如果將PLC比作人的大腦，那么執行機構就是人的手、腳，而檢測元件就是人的眼、鼻、耳。
3－－3、系統控制功能
3－－3－－1、制冷壓縮機的控制
制冷系統采用自動型制冷壓縮機，它是整個系統的關鍵設備。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，并進行保護。
機組的人機界面可以就地顯示制冷壓縮機組的運行參數，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、累計運行時間、主電機電流等。
機組上的PLC根據系統的需冷情況、吸氣壓力的變化自動調節壓縮機能量滑閥的位置，使機組運行處在****的工作點。
機組的界面能記錄最后數次故障的情況，包括發生的時間、故障類別、故障時的數據，這有助于維修人員對發生的故障進行分析。
機組具有完善的保護功能。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與報警功能。
為了實現系統的自動運行和適應調試與維修的需要，制冷壓縮機的人機界面上設有‘本地’和‘遠程’兩種控制方式。當 控制模式設為‘本地’
時，壓縮機的開停由人工控制；當控制模式設為‘遠程’時，壓縮機的開停為自動；如果系統運行狀態為‘自動’，壓縮機設為‘本地’，系統不能開啟壓縮機，整個系統不能自動運行。一般情況，系統運行狀態為自動，壓縮機應設為‘遠程’。
3－－3－－2、系統的控制
整個制冷系統設有‘自動’和‘手動’兩種運行模式，可由‘系統配置菜單’選擇“投入”模式。當系統處于‘自動運行’模式，壓縮機設在‘遠程’狀態時，系統的開、停是根據庫溫和生產指令執行的，這時循環水泵、蒸發冷、冷風機、低壓循環桶泵、壓縮機都是由系統PLC按自動程序，判斷系統的要求自動工作的。當系統處于‘手動’運行模式，壓縮機設在‘本地’狀態時，系統PLC不根據庫溫發出開停機的指令，水泵、蒸發冷、冷風機、低壓循環桶和壓縮機的開、停都由人工進行手動操作。手動操作和一般的手動冷庫相同，不同之處是所有的開關是在PLC的人機界面上操作，或在計算機的顯示器上點擊‘鼠標’進行，使得操作更加簡單方便。
3－－3－－2－－1、蒸發式冷凝器和水泵的控制：
可在組態界面選擇手動、自動運行方式。自動運行方式具有‘夏季’和‘冬季’兩種運行模式可選。自動運行時根據機組運行信號和冷凝壓力自動控制水泵和蒸發式冷凝器的投入臺數。當冷凝器的所有風機、水泵全部開啟，冷凝壓力高于1.5MPa時，報警停機電流保護。
冬季運行模式，根據冷凝壓力依次先開各臺冷凝器的風機，風機全部開啟后再開各冷凝器的水泵；并可冬季根據負荷采取干式運行。
3－－3－－2－－2、中間冷卻器及低壓循環桶的液位控制：
采用丹麥Danfoss公司的氨用SV4（伺服控制器）+PMFL（液位調節閥）+AKS38（浮球液位開關）控制供液和液位，當液位超高自動報警－－循環桶液位超高與壓縮機組連鎖。容器上裝有磁浮子式液位計和壓力表，由遠程液位變送器與壓力傳感器和計算機連接。
氨泵的控制，根據系統實際負荷控制氨泵的開啟臺數。氨泵與冷風機供液電磁閥、回氣電磁閥及壓縮機連鎖，設有氨泵壓差過低、氨泵缺液及電機過載短路等保護措施。并按照均勻磨損自動替補的原則自動換開氨泵。
3－－3－－2－－3、自動空分的控制:
自動空分單獨采用一臺PLC進行自動控制。空分和壓縮機運行聯鎖，在壓縮機運行時自動放空。多點式空分可以對系統進行實時監測，對各個管路進行巡檢放空。
3－－3－－2－－4、庫溫的控制：
考慮到冷庫面積較大，溫度波動較大且分布不均勻，故每間冷庫設二只‘溫度傳感器’（中德合資久茂德牌），庫溫取兩者的平均值。并將溫度值輸送到控制系統的PLC和主機，利用庫溫控制壓縮機的開停，并可進行庫溫超高報警。
3－－3－－2－－5、冷風機除霜控制：
除霜控制設有手動和自動定時除霜兩種選擇（除霜時間及除霜間隔時間可根據實際情況自由設定）。由于熱氨除霜存在一定的危險性，故除霜系統全部采用Danfoss的EVRA電磁閥和PMLX主閥（兩級開啟）進行精確控制。手動和自動除霜方式指除霜的指令是由人工發出或系統根據間隔時間自動發出，整個除霜的過程（即對供液電磁閥、回汽電磁閥、熱氨閥等的開關及延時）可以由程序自動完成的。
需要指出，由于氨具有一定的危險性，即便是非�？煽康淖詣涌刂葡到y，也需人來監護，仍要定期或不定期的進行巡視，以保證系統更加可靠、安全地運行。
系統加氨、加冷凍機油和放油因操作頻率很低，仍用手動操作。
四、經驗教訓與問題：
4－－1、需要有性能可靠的監控工具和程序軟件。 氨制冷系統對安全性要求較高，它的自動化控制比用于其他工業的控制復雜，所以選擇可靠、先進的控制器材和控制方式非常重要。PLC是以中央處理器為核心綜合計算機和自動控制等先進技術發展起來的一種工業控制器，是取代傳統控制模式的有效工具；而基于PLC的SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)－－-數據采集與監視控制系統，為我們提供了一種可靠、靈活的監控方式。
編制程序是一件細致而艱巨的重要工作。要求與制冷工藝人員密切配合，以裝置的整體為受控對象，綜合考慮運行中各種參數之間的關聯和影響，以保證其在任何條件下，它都是一個符合實際的、安全的和節能的****操作程序。
4－－2、自動系統控制元器件的可控性、可靠性是整個系統自動安全運行的關鍵。Danfoss公司的閥門質量可靠，并有良好的技術支持和售后服務，使用該公司的產品，是理想的選擇，但資金投入較高。
相反，同時安裝的還有其他廠家的產品，都出現一些問題，有的甚至不能用。
4－－3、采用自動化控制，要求系統必須十分干凈。為此，我們將管材全部作了酸洗、鈍化處理。即使如此，仍可能有點雜質，需要檢查清洗。
Danfoss閥門的易損件（如線圈）要有備件，因為進口的手續非常繁瑣，需要較長的時間，必須早有準備。
4－－4、自動化的設計與安裝要選擇有實力、經驗的承包商總包，并要求他們有優良好的售后服務，以取得技術支持。施工時最好連電控柜的制作和電纜的敷設都由一家負責，減少施工單位之間的扯皮。
4－－5、冷藏系統的自動化運行較容易，凍結系統的自動投入相對繁瑣和困難。因為凍結間不經常使用，該系統平時的壓力較高，而廠家所產‘配搭低壓級’配備電機較小，要求Te ≤-25℃（0.5bar）時才能滿載運行，需要先用高壓機作單級拉低溫系統，而后，再轉為雙級拉中冷。因此，在拉-35℃時，有時需要手動操作，先將低壓系統的壓力降下來。
4－－6、自動化與用電避峰有矛盾。自動化的程序要求以庫溫為指令啟、停設備，而單位大多要求在低谷時間用電。當然，按時間設定程序也可以做到避峰操作，但用‘鼠標’點擊也很方便，因此在某種程度上說，還要人工干預。
4－－7、原設計壓縮機單機排氣量過大，使高低壓機的排氣量配比不盡經濟合理。一般說在Te≥-40℃時，高、低壓級的排氣量的配比以1：3為宜，而現在我們只能配為1：2。如果多裝幾臺LG16機組，可以使自動控制的配組更加靈活。
4－－8、除霜操作雖然可以選擇‘自動’方式進行，但因熱氨除霜有一定的危險性和防止水沖霜時管道會溢水等問題，一般還是以手動除霜為宜。為此，我們現在只采用水沖霜，但在用水沖霜時，需開啟回氣閥，以防“液爆”。
