基于PLC的速冻库制冷控制系统设计与实现

目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景与现状 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究现状 1
1.2 研究意义 2
1.3 研究的主要内容 2
1.3.1 研究内容 2
1.3.2 设计思路 3
1.4 论文工作安排 4
第2章 速冻库制冷控制的总体设计 5
2.1 系统的设计要求 5
2.2 系统的控制策略 6
2.3 系统的设计方案 7
2.4 主元器件选型 8
2.4.1 PLC的选型 8
2.4.2 触摸屏选型 9
2.4.3 模拟量模块的选型 10
2.4.4 电动机的选型 11
2.4.5 变频器的选型 11
2.4.6 温湿度传感器的选型 12
2.4.7 压缩机热继电器的选型 13
第3章 速冻库制冷控制的硬件设计 15
3.1 系统的I/O分配设计 15
3.2 电路设计 16
3.2.1 主电路接线设计 16
3.2.2 PLC接线设计 17
3.2.3 辅助电路接线设计 17
第4章 速冻库制冷控制的软件设计 19
4.1 编程软件概述 19
4.2 功能流程设计 19
4.2.1手动控制的程序流程 19
4.2.2自动控制的程序流程 20
4.3 梯形图的设计 21
4.3.1手动程序设计 21
4.3.2自动程序设计 22
4.3.3 PID程序设计 23
4.3.4 外部输出程序设计 25
第5章 触摸屏界面设计 27
5.1触摸屏选型与功能概述 27
5.2触摸屏与PLC的通信设置 27
5.2.1 工程的创建 27
5.2.2 系统的驱动建立 27
5.2.3 数据库的建立 28
5.2.4 画面的设计 28
5.2.5 动画的设计 29
5.3系统的仿真调试 29
第6章 总 结 31
参考文献 32
致 谢 33
1.3 研究的主要内容
1.3.1 研究内容
本研究聚焦于小型速冻冷库的环境检测与控制系统的设计与实现，旨在通过先进的技术手段优化车间的低温与恒湿环境，为生鲜产品的保质保鲜提供坚实的生产保障。研究的核心内容涵盖了温度与湿度的精准调节与控制，具体设计思路与要点如下：
首先，针对小型速冻冷库的特殊需求，我们设计了一套全面的环境检测系统。该系统以PLC作为核心控制单元，利用温度传感器和湿度传感器实时监测车间的温度与湿度状况。在此基础上，我们分别进行了温度调节控制设计和湿度调节控制设计，以实现温度恒定与湿度恒定的功能调节。
在温度调节方面，我们采用了包括冷水泵以及冷风机等在内的多种控制设备，通过PLC的精确控制，实现对车间温度的自动调节。同时，为了进一步提高系统的灵活性和效率，我们还引入了变频器作为速度调节单元，根据实际需求调整设备的运行频率，以达到最佳的温控效果。
在湿度调节方面，我们选择了除湿机作为主要控制设备，同样通过PLC进行精确控制。利用变频器驱动除湿机，我们可以根据车间的实际湿度状况调整其运行频率，以保持恒定的湿度水平。
为了实现温度与湿度的精准调节与控制，我们采用了PID算法作为系统的控制策略。通过PID算法的精确计算与调整，系统能够实时响应车间的环境变化，确保温度与湿度始终保持在设定的范围内。
在具体的设计过程中，我们按照以下步骤进行了系统的详细设计与实现：首先，确定了整体的设计方案，并根据方案要求完成了I/O分配表的设计、接线原理图的设计以及梯形图的设计。同时，我们还进行了上位机的设计，以便于对系统的运行状态进行实时监控与管理。此外，我们还对系统的功能流程图和方案图进行了详细的设计与说明，以确保系统的整体性能和可靠性达到预期的要求。
1.3.2 设计思路
（1）对于速冻库制冷控制系统设计，使用PID控制方式来完成温度和湿度的调节。对该设计方案进行分析，解析系统各个功能实现所需的输入电气元件和输出执行单元，并考虑相应的连锁控制要求。绘制系统设计方案图，并对系统的输入输出点进行规划设计。
（2）针对速冻库制冷控制系统的方案设计，选择相应的适合本设计的电器元件，包括PLC、变频器、传感器等电器元件，进行型号选择。对于输入元件型号以及输出执行单元的选型等，要明确电压等级、信号范围以及安装方式等。绘制出系统的PLC接线图和主电路图，完成对系统的I/O分配设计，并对接线设计进行详细说明。
（3）对于系统的软件设计，要根据系统设计要求和I/O分配，对程序进行分析，明确程序设计思路，绘制出程序流程图。对程序流程图进行分析，通过编程软件设计系统的梯形图，并对梯形图进行详细说明。
（4）对于梯形图的开发设计，依据流程图进行分部设计，完成逻辑控制、数据换算、PID控制等设计。通过PLC与上位机之间进行通信，来实现系统的在线仿真。按照仿真步骤，实现手动和自动两部分仿真，并对PID仿真进行详细调试，达到系统要求。