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1、基于单片机的冷库电控系统 专业班级：热能10-02班 姓名： 学号：541002020206文献综述 题 目 基于单片机的冷库电控系统学生姓名 专业班级 热能与动力工程10-02班 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间 2014年3月20日 基于单片机的冷库电控系统摘 要随着人民生活水平的提高，人们对保持食品等易腐物品内在质量和原有外观的要求愈来愈高，食品安全的重要性也日益突出。冷藏在保证食品质量安全，调节供需，淡旺季供应及运输均衡等方面有重要作用。在冷链设备中，各类冷库是最重要的设备，已广泛应用于生产和生活。冷库的自动控制是提高货品贮存品质、减轻劳动强度、降低运行成本
2、的重要手段。单片机技术的引进使冷库自动化水平、可控参数的数量和调节品质、冷库运行的可靠性都有了很大的提高。关键词： 冷库 单片机 控制Abstract Withthe improvement of peoples living standard, people to keepthe intrinsic quality and the originalappearance of food and perishablegoods demand increasingly. The importance of food safetyis becoming more and more prominent
3、. Cold storage playan important role to ensure the foodquality and safety, adjusting the supply and demand, Off-seasonsupply, transportation equilibriumetc. All kinds ofcold storage is the most importantequipment in thecold chainequipment and has been widely used in productionand life. Automaticcont
4、rol of the cold storage is important means to improve thequality ofthe goodsin storage, reduce labor intensity, reduce operating costs. The introductionof microcomputer technology greatly improved thecold storageautomation level, the number ofcontrollableparameters, the regulating quality , reliabil
5、ityof cold storageoperation .Key words： Cold storage Single chip microcomputer Control1概述冷库的主要任务是使冷间温度，相对湿度保持在食品冷藏工艺所要求的变化范围内，以保证易腐食品的质量在贮存期间不发生明显变化， 干耗不至过大。目前国内大部分冷库均设有冻结间，冻结物冷藏间(低温冷藏间)， 冷却物冷藏间(高温冷藏间)和冰库。由于各冷间的使用特性和要求各不相同，所以不同类型的冷间的自动控制在具体做法上也有所不同，但自动控制原理基本上是相同的。冷库控制器通电后，主程序先完成对系统参数、全局变量、ADC、串行通信口等
6、的初始化工作。通信处理程序处于接受状态，同时，读取现场冷库温度、温度控制上限、温度控制下限、风机电流和安全连锁、 风机运行反馈及风机过载等开关量输入的状态是否正常。 在每个主循环里都要判断冷库控制器的控制模式，判断是手动模式、自动模式和除霜模式。串行通讯接口被设置成可收发的8位、无奇偶校验、二位停止位、9600波特率。主程序流程图如图1所示。图1主程序流程图2冷库基本控制功能在冷库运行中，需要进行调节的热工参数主要有库温、库内空气相对湿度、制冷剂的流量与液位、蒸发压力和冷凝压力等。被控制的机械设备主要是压缩机、水泵和风机、电磁阀、膨胀阀等。2.1温度控制冷库的热容量较大，系统整体热惰性较好，库
7、温变化较为缓慢。冷库温度控制大多采用双位调节方式，以简化系统与器件，提高可靠性，降低造价。温度控制器有电接点温度计、压力感温包式、数字显示式和基于微处理器的电子式等多种。数字温度显示控制仪可用于各类制冷装置，与压力式温度计相比，价格接近，调节方便，通向库内的是电线而非毛细管，安装容易。2.2相对湿度控制冻结物冷藏间的湿度控制难度较大。由于其库温低，加湿困难。温度控制的主要措施是减小库温波动，减小蒸发器空气侧传热温差，以减小去湿量。同时食品采用有包装入库，以减少食品干耗。除个别有特殊要求的场合外，几乎没有向库内加湿的。为了控制和保持冷却物冷藏间的湿度，可能需要减湿，也可能需要加湿。由于库内冷却设
8、备的冷却过程是减湿冷却，减湿过程伴随着降温过程同时进行，减湿在冷库运行中始终存在。所以，冷却物冷藏间的湿度保持主要依靠加湿。2.3融霜自动控制冷库融霜的方式主要有自然融霜、电热融霜、水冲霜、热蒸汽融霜、蒸汽加水融霜等多种。自然融霜是将融霜与库温控制同时进行，每一个循环周期内又一次融霜。自然融霜时所需的热量来自库内，无需另加热量。但只适合47的冷间，融霜时间较长。电热融霜利用电加热器产生的热量融化翅片管式蒸发器上的结霜，适用于小型室内装配式冷库。这种融霜方式的优点是制冷系统与控制系统均很简单，控制与执行器件价廉，除霜完全，缺点是耗电多，融霜耗电多，融霜耗电给冷间带来额外的冷负荷，故不宜在较大的冷
9、库中使用。采用热蒸汽加水融霜方式，在融霜时热蒸汽与水同时开通，霜融化后先关闭冲霜水，蒸发器表面上的水烘干后再关闭热蒸汽。一方面利用热制冷剂蒸汽加热蒸发器表面的内层霜，使之与蒸发器表面分离，另一方面利用水加热外霜层，并将破碎的霜层冲走。这种融霜方式融霜速度快、耗能少、库温容易稳定，但系统复杂、控制要求高。2.4安全保护控制为了使冷库制冷系统在安全可靠的工作范围内运行，压缩机、制冷剂泵、风机、压力容器等均需设置安全保护，当工作参数出现异常时，应停止机器设备的运行。压缩机压力保护主要是吸排气压力保护和油压差保护。为了保证操作人员、货物和设备安全，压力容器上必须有超压保护，这些功能主要通过安全阀，易熔
10、塞等实现。3单片机在冷库中的应用使用单片机实现冷库的智能控制技术是通过利用单片机的计算、逻辑推理等功能完成一定的控制冷库功能部件的过程。单片机是智能控制冷库的核心部件,是整个控制部分的中心,扮演着大脑的角色。一般在单片机生产出来后,由客户定制不同的处理程序,将处理程序固化在存储器(一般是ROM)内部,当然有些单片机可以更改内部的程序,以方便以后升级程序5，6。这些程序将输入接口电路送来的冷库状态信号进行分析处理,并将程序的处理结果通过输出接口电路送给相应的执行器件。在大多数情况下,单片机的处理程序决定了控制的效果。一般单片机运用到冷库中大致可以分为以下几个部分:检测部分,单片机输入/输出的接口
11、电路部分,执行、处理部分。3.1检测部分检测部分完成对冷库运行信息数据的获取,例如温度,湿度、霜层厚度数据的检测,依据这些数据对冷库运行情况的判断,是控制的基础。一般使用传感器作为敏感器件来获取各种信息数据,它的功能是将获取的参数信息传输到接口电路中。3.2 接口电路接口电路包括输入接口电路和输出接口电路。输入接口电路的功能一般是将由传感器输送来的冷库运行数据信号转换成单片机可以直接处理的信号。传感器获取的数据一般是模拟信号,由于单片机只处理数字信号,因此输入接口电路必须包含有A/D转换电路,将模拟量转化为数字量才能被单片机识别。现在许多传感器或者单片机内部已经集成了A/D转换功能。输出接口电
12、路的功能是完成输出驱动信号的功能，一般包括信号放大、D/A转化等8,9。单片机是微电子器件,输出信号功率小,必须经过放大才能驱动大功率器件; 冷库中大部分的执行部件(压缩机等)是模拟器件,所以必须先把单片机输出的数字量转化成模拟量。3.3 执行部分冷库的执行部件包括冷库状态的显示、压缩机的运行、电路的开断等。单片机输出的控制信号通过输出电路的放大控制数字电路的运行,或者经过D/A转换变成模拟信号控制模拟器件的运行10。控制规律的性能通过冷库的执行部件直接表现出来。4 主要控制元件4.1温度控制器冷库大多采用温度控制器来控制压缩机的开停，实现冷库内的温度调节。感温元件是温控器的主要部件，用它来感
13、知某一区域的温度信号，在转化为压力变化和电量变化后去控制电气开关或风门，从而实现自动控制。感温元件的布置大体上分为三种方式：1.感温元件紧贴在蒸发器的下表面，利用制冷过程中蒸发器表面的温度变化，通过感温元件将温度转化为充注工质的压力变化，再控制温度控制器的开关触点，实现冷库压缩机的开停控制，从而间接控制冷库内温度。2.感温元件装置在冷库内某一位置，直接感受冷库内的温度变化。3.自动风门温控器的感温元件装在冷库内某一位置，感知温度信号后去控制风门大小，从而实现温度控制11。温度控制器按照控制方法可以分为蒸汽压力式温控器，双金属片式温控器，晶体管温控器，集成电路温控器等。图2是双金属片式温控器的工
14、作原理。在设定的温度范围内，双金属片平伸，两个触头闭合。这时电流接通，电磁离合器吸合，带动压缩机工作。当冷空气流过温控器时，由于两种金属线膨胀率的不同，线膨胀率大者收缩的多，收缩的程度不同，造成金属片呈弧形弯曲。温度愈低，则收缩程度差愈显著，弯曲愈大，直到把触头断开，电磁离合器释放，压缩机停转。当温度增加时，金属片受热后逐渐平伸，触点又闭合，如此反复动作，达到控制温度的目的。图2 双金属片温控器原理图4.2 化霜控制器所谓自动化霜，不但能自动定时化霜，而且还能在化霜时压缩机停止运转，同时接通化霜加热器。待霜层全部融化后，自动停止化霜并控制压缩机正常运转制冷。全自动化霜方式的具体控制线路有三种表
15、现形式，即基本自动化霜控制，积算式自动化霜控制和全自动化霜控制。基本自动化霜控制：这是较早的自动化霜方法，它是将一个化霜时间继电器接在温度控制器的前面，其控制电路如图3所示。压缩机停车的同时，接通蒸发器化霜加热器电源，对蒸发器进行化霜。当时间达到原来调定的断开时间，动触点复位，加热器电路被断开，化霜停止。待下一周期，当达到调定的化霜间隔时间时，重复上述化霜控制过程，如此循环往复。图3 基本自动化霜控制电路积算式自动化霜：在实际生活中，冷库蒸发器表面霜层的厚度与压缩机运转时间、开门的时间长短和次数存在着一定的关系，当库内储存的食品数量不变时，打开库门的次数越多，开门的时间越长，外界进入库内的湿热空气也就越多，结果使蒸发器表面霜层越厚，压缩机运转时间也就相应增长。该电路按压缩机运转的累积时间进行定时化霜。全自动化霜：该控制电路中所用的原件与前两种方式相比又增加了两个控制元件，即双金属化霜控制器和蒸发器加热化霜超热保护器。此种控制方式解决了根据霜层实际融化情况控制化霜时间长短的问题。结 论目前国家对冷库在节能、环保、智能化等方面的要求不断提高，这也就预示着冷库的控制系统将会变得越来越复杂。在节能方面，控制技术主要涉及低功耗控制器及显示器和待机功耗。目前低功耗控制
