農產品保鮮冷庫的PLC控制與關鍵技術研究

李素泉

摘要：隨著我國經濟和科學技術的發展，我國農業的主要經濟運作方式由原來的個體戶經濟運作逐漸轉變為機器自動化生產為主的運作模式，由于科技的發展為蔬菜大棚技術在全國各地的推廣提供了前提條件，反季節蔬菜種植技術日趨成熟。然而，隨著農產品的產量上升，勢必導致農產品大量積壓的問題，農產品的保存問題隨之而來，而充分利用冷庫冷藏技術是解決這個問題的最佳對策之一，其中PLC控制技術（即使用可編程邏輯控制器控制技術）在整個制冷技術體系中占有著越來越重要的地位，因此，本文重點探討研究了農產品保鮮冷庫的PLC控制與關鍵技術問題。

關鍵詞：PLC控制；農產品保鮮冷庫；關鍵技術

隨著科技發展，越來越多的工業化技術正在應用到我國的農業生產之中，比如自動收割機，自動播種技術等等，隨著農產品生產產量加大，農產品品種日益增多，農業上對于冷藏保存技術也提出了更高的技術要求，只有實現更精準的溫濕度控制才能更好的保證農產品的質量，如何保鮮農產品成為了制約農業發展的障礙。本文旨在研究PLC控制技術在制冷庫中的關鍵技術應用，主要包括兩項技術：使用PLC智能控制制冷設備是保存環境達到恒定溫度和恒定濕度，以及使用PLC智能控制制冷庫大門關閉速度。

一、PLC控制技術的發展及應用設計

（一）PLC控制技術的發展研究

PLC控制技術發展于20世紀60年代，那時美國的制造業蓬勃發展，為了追求更高的制造速度和精度，PLC控制器被制造出來。它是一種可以編程的邏輯器件，在PLC內部可以通過編程執行類似于AD轉換，計數，定時，算術運算等操作，通過數字和模擬的IO設備，來控制各種執行機構，比如繼電器，電機，溫度執行機構等。在包含PLC控制器的系統運行時，這個系統的工作過程主要包含三個階段：即輸入采樣階段、用戶程序執行階段，輸出刷新階段。近年來，由于單片機的廣泛使用，PLC的能力越來越集成和全面，并且使PLC與MCU微型控制系統的差異逐漸變小，高檔PLC更是如此。由于易于使用、靈活配置、穩定可靠、輸入及輸出功能模塊齊全等優點，PLC控制器的到了廣泛應用。

（二）PLC控制技術的應用設計研究

1.農產品保鮮PLC控制技術整體設計

基于PLC控制技術的農產品保鮮冷庫智能控制系統的設計系統由輸入部分、控制部分和執行部分3個部分組成：輸入部分包括溫度、濕度傳感器和CO2、O2濃度傳感器等；控制部分主要是使用三菱FX系列PLC芯片，采集輸入的模擬信號，進行AD變換，進行處理之后控制執行機構，并且進行數據輸出給上位機系統。執行機構是制冷機、加濕控制閥以及二氧化碳、氧氣供給器等設備。此外，為了進行數據的記錄，分析和處理以便獲得更好的實際情況，方便檢測人員觀察，未來進行系統升級，系統配備了完善的檢測軟件上位機，和遠程控制網絡。

2.農產品保鮮PLC控制技術要求

對于農產品的存儲，溫濕度指標最為重要。農產品大多于夏秋成熟，此時溫度很高容易腐爛變質，對于大多數農產品來說，零度是最適宜的保鮮溫度，對于果蔬類產品，保鮮的最低溫度是零下二度。相對濕度需要控制在百分之九十到百分之九十五。除了溫濕度這兩個相對重要的指標，二氧化碳和氧氣含量對于農產品的長久保存質量也至關重要，對于大部分農產品，這兩種氣體的指標將影響其中細胞呼吸狀態，若是能精確控制含量，就可以減少農產品能量的流失，增加保存時間和保存品質。

3.農產品保鮮PLC控制技術程序設計

系統上電之后，系統首先進行自檢和初始化操作，確定硬件在線，并且通過數據傳送接口和上位機取得聯系，然后顯示開機界面，之后由操作人員根據現在所需狀況選擇制冷庫工作模式。一般來說，在農產品剛采摘完成時，首先進入第一階段：預冷入庫模式，使得農產品制冷，這樣就可以減少制冷能耗；然后進入下一階段，在這一階段中需要根據所需要保鮮的農產品的特點，進入低溫模式，百分之九十左右濕度的恒溫保鮮模式；第三階段根據冷庫內二氧化碳、氧氣的濃度進行調節，使得農產品處于休眠模式，減少能量損耗；第四階段是升溫出庫階段，也就是農作物在出庫之前適當提高溫度。

二、PLC控制技術在農產品保鮮冷庫中的應用

使用PLC控制技術對保鮮冷庫大門的控制應用。在農產品的保鮮儲藏過程中，除了要考慮整個冷庫的溫度濕度和冷庫中的二氧化碳和氧氣含量外，還需要考慮冷庫大門的開關情況，倘若大門的開啟和關閉速度太慢，在開啟或關閉過程之中會有大量的冷氣體溢出，導致室內需要用制冷機長時間工作彌補，增加能量消耗，倘若速度過快，容易增加大門機械疲勞，減少使用年限。如果使用PLC控制技術進行速度曲線控制，可以找到一個最佳控制速度曲線，把兩種不利影響降到最低。PLC控制技術對轉軸電機進行精確控制可以通過以下操作來實現，首先我們需要設計一條最優速度曲線，然后對PLC控制器進行編程控制，使用位置傳感器實時監測轉軸電機的轉動角度和轉動速度，控制變頻器，通過調節頻率輸入來控制電機轉速達到閉環控制。通過引入PLC控制技術，和原來相比冷藏門開合速度明顯，加快減少了冷氣泄露，又避免了普通電動冷庫門運行時造成的機械損耗，有效提高了門的壽命，也增加了安全性。

三、結語

為了提高工業冷庫門的自動化程度，保證農產品冷藏的品質，并減少冷庫系統電量的損耗，可運用PLC控制技術通過在冷庫內不同高度、多個位置安裝溫濕度傳感器，建立農產品保鮮冷庫模型，經過運行測試，觸摸屏和上位機監測數據穩定，即使有大門經常開合的擾動也不會對室內溫度造成很大的波動，也就是說使用PLC智能控制技術達到了良好的溫濕度控制效果。在實際測試中，溫度誤差范圍控制在百分之五濕度誤差范圍控制在百分之二以內，滿足實際應用的需要，相比于之前的系統有了很大提升，另外，采用了PLC控制技術，對比發現由于大門的控制使得電量消耗降低5%，事實證明PLC控制技術在農產品保鮮冷庫中的應用具有推廣潛力。

參考文獻：

[1]李喜宏，關文強，胡云峰，等.便攜式微型保鮮冷庫研究[J].農業工程學報，2003，19（4）.