如何使用单片机进行制冷系统及智能控制的设计研究

　　温度是与人类的生活和工作关系最密切的物理量，也是各门学科与工程研究设计中经常遇到和必须精确测定的物理量。从工业炉温、环境气温到人体温度；从空间、海洋到家用电器等各个技术领域都离不开测温和控温。因此，测温、控温技术发展最快，范围最广。

　　在人类的生活环境中，温度扮演着极其重要的角色。温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务，对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。无论你生活在哪里，从事什么工作，无时无刻不在与温度打着交道。自18世纪工业革命以来，工业发展对是否能掌握温度控制有着绝对的联系。在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、医药等等行业，可以说几乎80%的工业部门都不得不考虑着温度的因素。温度是一个系统经常需要测量、控制和保持的量，而温度是一个模拟量，不能直接与单片机交换信息，采用适当的技术将模拟的温度量转化为数字量在原理上虽然不困难但成本较高，还会遇到其它方面的问题。

　　随着国民经济的发展，人们需要对各中加热炉，热处理炉，生化温室中温度进行监测和控制。温度监控系统广泛应用于社会生活的各个领域 ，如家电、汽车、材料、电力电子等，和人们的日常生活息息相关，例如微波炉，冰箱，热水器等都需要对温度进行控制，而开发一个智能的温度控制系系统显着尤为重要，而如今随着科技的进步，已经开发出很多不同用途的智能温度控制系统，大大方便了人们的日常生活，为经济的发战做出了贡献。温度测量和控制在工业控制领域也有着广泛的应用，温度控制充当了一个很重要的角色，所以说温度控制在整个国民经济的发展中都有着重要的意义。

　　目前，国内的大型冷库大多采用仪表控温。人工手动的定值方式。对于大型多种类型库房的冷库，这种控制方式往往无法满足冷库温度控制的要求。为此，我们在设计大型冷库温度控制系统时。采用AT89C52单片机为核心设计系统的控制器。通过对各库房内多点测温点的检测。分析库内温度场的分布情况，然后根据对库温的各种具体要求，控制制冷系统的运行。

　　我国冷库自建国以来经历了从小到大、从少到多、从单一到综合、从一般到先进的发展历程。冷库的发展离不开对制冷技术的依托，而制冷技术的发展又离不开自动控制的应用。自动控制在我国冷库制冷装置及其系统的应用始于六十年代，从自控元件仪表自主开发研制和试点工程，到大量工程应用和发展;整个装置系统的引进和应用，直至电子技术的广泛应用，经历了从无到有、从初级到高级的不断开发、拓展的历程。当今我国冷库制冷装置及其系统的自动控制技术己日趋成熟并得以广泛应用和发展;可以这样说，当今制冷技术的发展已越来越离不开自动控制的支撑;当今电子技术、PLC和CPU的应用已越来越深入于冷库自动控制的内容;当今自动控制的实施在安全、经济和节能等领域亦越来越体现其无可替代的重要地位。

　　由于计算机技术的应用，使制冷系统的自动控制上升了一个很大的台阶，做到了常规控制难以做到的控制内容。例如库房温度排序、氨压缩机列队、当前负荷和制冷量计算、蒸发温度设定、库房温度设定、系统最佳运行、冷凝水泵动态调节、事故处理、数据采集打印和随机查询等功能的实现，就是计算机技术应用的成果。自行设计的冷库自动控制与以往相比，最大的不同是可以选用的自控元件仪表品种多了、质量也高了，其结果就是克服了长期以来“头脑灵活而手脚不灵”的尴尬局面，使冷库自动控制成了十分必要而且实用的技术。

　　吴径冷库1000吨高温库的项目，以通用PLC为核心，采用相关元件和仪表，编制控制中国制冷学会第十七次团体会员大会暨第五届全国食品冷藏链大会论文集程序，取得了可编程序控制器在制冷系统应用的成功，还获得了上海市科技成果应用的证书。新加坡在中国投资的深圳清溪和山东龙口冷库，用国产制冷设备和进口自控元件实现了高温库和高、低温两用库的自动控制。广州600（）吨山力冷库是民营企业，在该工程中选用了进口螺杆制冷压缩机、国产辅机和进口制冷自控元件，实现了采用顶墙排管低温库（包括制冰和冰库）的自动控制。在这些冷库的自动控制中，螺杆式制冷压缩机的机电一体化是一个很大的特点，采用微电脑或PLC组成的主机控制屏不但提高了对本机自控的程度，还有专用通讯接口，可以与系统建立联络和纳入整个系统的控制;通过该控制屏的人机界面不但能了解当时运行工况和相关参数，还能根据运行要求对这些参数进行设定，满足实际控制需要。

　　国外引进冷库的自控特点

　　一些企业从国外引进的冷库、制冷设备和制冷系统，其特点之一就是技术先进自动化程度高。这些工程基本上都采用带微电脑控制的螺杆制冷压缩机和各种自控元件，结合制冷对象的特点，实现制冷设备及其系统的自动控制。该时期的深圳坪山冷库、上海外高桥冷库、二十一世纪冷库和福乐冰琪淋食品公司等项目的自动控制都各具特点。1）螺杆压缩机不但能根据实际负荷的变化作相应的能量调节，还能根据运行工况变化作相应的内容积比调节。2）在高、低温多蒸发温度的制冷系统中，实现了中冷带负荷系统的配置和自动调节，使制冷压缩机的配置数量最少、投入运行的效率最高、对制冷对象变化的适应最灵活。3）实现了重力供液系统的自动控制，还同样做到了中冷带负荷的控制，使较为传统的重力供液系统焕发了新春，在省去液泵的同时，减少了制冷装置的功率消耗和日常维修。通过这些工程的设计、安装和调试，还拓展了视野、丰富了经验、加快了与国际接轨的步伐从以往冷库自控的发展，可以明显地看到，自控元件仪表的制造、制冷系统的控制是和电子技术的发展互为依托、相互促进的。从最早的继电器回路、到由分立原件组成的程序控制器、再到集成电路的可变程序控制器。

　　PLC控制

　　系统由温度传感器、PLC系统（含键盘和液晶显示） 、加热设备几部分组成。利用PLC把传感器采集的有关参数（如温度）转换为数字信号，并把这些数据暂存起来，与给定值进行比较，经控制算法后，给出相应的控制信号进行控制。系统还可以经过串行通信接口将数据送至上位机，从而完成数据管理、智能决策、历史资料统计分析等更为强大的功能，并可以对数据进行显示、编辑、存储及打印输出。

　　传感器把与环境有关的参量转换为电压信号，经运算放大器组成的信号处理电路变换成压频转换器（V /F）需要的电压信号。其中温度传感器的输出电流与绝对温度成正比，且具有温度响应快、线性度好及高阻抗电流输出等特点，适于长距离传输，可把- 5～55 ℃的温度转换成1～4 V的电压;测湿调理电路是将湿度传感器测试到的10 %～90 %的相对湿度转换成4～20 mA的电流输出信号。监控系统的执行机构包括遮阴帘、电磁阀等设备。系统工作时， PLC通过温度传感器来测量温室内的温度并与设定值相比较，如果温室内的温度超出了设定范围的上下限值， PLC就输出指令，控制接通相应的设备;当温室的温度和湿度都在范围内时， PLC就输出指令，切断设备的电源。