IOT自動化冷庫制冷系統設計要點分析

譚永安

松下冷機系統（大連）有限公司 遼寧大連 116600

1 自動化冷庫制冷系統的優點

1.1 對冷庫各種數據進行實時顯示和調節

自動化冷庫制冷系統可以通過IOT管理整個系統的關鍵設備，而且能夠在上位機和遠程手持端對整個系統進行監控和控制，包括對冷庫各個冷卻間的溫度進行顯示，還可以對壓縮機運行狀態、附屬設備工作情況進行實時顯示，對系統壓力、溫度、電氣等參數進行顯示和調節。同時還能對冷間溫度、壓縮機運行狀態關鍵參數、能耗，冷庫門開關次數進行記錄和分析。自動化冷庫制冷系統具有的監控報警功能，能夠對異常溫度、壓力等核心參數進行報警提示，便于設備維護人員能及時發現異常情況并預判系統風險，提前降低系統維護損失。另外，自動化冷庫的IOT系統還可以根據貨物進出情況和環境溫度條件，自動調節制冷系統的機組蒸發溫度和冷凝溫度設定，達到削峰填谷和節能的目的[1]。

1.2 更精準的庫溫控制和檢測

帶IOT的自動化冷庫制冷系統能夠單獨檢測冷卻間各區域溫度，可以根據客戶類型，所存儲貨物種類，進行平均溫度控制，回風溫度控制或分區控制。實現更精準和貼近用戶需求的庫溫控制。通過對冷卻間溫度的實時監測，實現對流量調節閥門的精確控制。而常規的冷庫控制系統往往需要工作人員以輪值守班的方式對冷庫溫度進行監測和控制，抑或是模糊的自動控制，相比而言，擁有IOT系統的自動化冷庫制冷系統可以省去維護人員輪值守班，節省人工成本。

1.3 更高的系統安全性

裝有IOT系統的自動化冷庫制冷系統不僅可以提供自動保護功能，在當冷庫運行出現故障時發出報警和停機保護，還具備系統實時健康檢測功能。維護人員可以利用手機APP實時查看系統運行狀況，實時了解系統健康評分指數，在系統發生故障前予以糾偏，防止損失的發生。同時，涉及系統安全性較高的參數故障，系統會以微信和短信的方式通知維護人員，這樣工作人員可以更加及時地處理故障，安全風險較高的故障系統會控制相關設備進行停機保護。所以說，IOT系統可以讓冷庫制冷系統擁有更高的安全性。

1.4 更便捷的管理功能和KPI考核

自動化冷庫的IOT系統，可以為客戶提供更加人性化和便捷的管理功能。通過多方位數據的采集，IOT系統除制冷系統本身相關設備和參數外，可以實現對掃碼槍、貨臺滑升門、冷庫門、冷庫照明燈、系統耗水量、凝結水排水量、系統耗電量等相關設備和狀態參數的監控和管理。附以數據記錄和分析功能，可以實現更加精準的數據對比和分析，如能耗同比、能耗環比，水耗同環比，同等進出貨量開關門時間的對比等等，指導用戶對系統進行進一步的管理優化升級和作業人員的KPI考核。

2 結合實例分析自動化冷庫制冷系統設計

現有一個容積為36000m3，容量為8600T的自動化冷庫，該冷庫的冷藏間有13間，還有5間凍結間，每天可以儲藏42噸物品，最初設計的冷藏間溫度是-24℃，冷凍間溫度為-28℃，隨著后期冷風機數量的不斷增加，現在能夠達到的最低溫度為-30℃。

表1 某自動化冷庫建設工程

2.1 利用IOT系統對制冷和配套的動力系統進行自動控制

冷庫可以利用IOT系統對制冷和配套的動力系統進行自動控制，這樣既可以增強制冷設備運行穩定性，又可以增強制冷系統運行的可靠性，從而促使制冷系統更具高效性、安全性和節能性。和傳統冷庫相比，該自動化冷庫可以節約高達21%的電量。該冷庫自從竣工投入使用后，到現在已經有近10年的時間，運行情況一直都良好，這充分證明了IOT自動化制冷系統的可行性和有效性。對該冷庫的日耗電量進行調查發現，其在一年內的日耗電量平均為0.35千瓦/噸.天，大大低于傳統冷庫日耗電量和行業平均水平，系統附以峰谷自動調節功能，從而大大提升了企業經濟收益。

2.2 控制系統結構

工業總線型網絡是該冷庫采用的控制系統架構，這種控制系統可以確保各節點之間通訊的可靠性，而且該系統能夠對監控進行集中處理，對控制進行分散處理。根據功效的不同可以將控制系統分為監控、控制、設備三個層次。①監控層由專用工控機負責，由于該工控機中裝備了組態軟件，因此可以集中監控下位機，還可以配置和管理系統參數，同時還可以在工控機上對各個監測點動態進行顯示，并以表格的形式對系統數據進行自動統計，通過打印機對系統數據進行打印，在授權范圍內可以進行數據的設置和修改。②多個屬于獨立子系統的PLC構成了控制層，這些PLC可以采集控制本地設備數據，并借助通訊網絡給上位監控及時傳送所有相關數據。③處于整個控制系統最底層的是設備層，在控制系統中占據關鍵位置，執行器和檢測單元是其主要構成，能夠執行控制系統的命令，并完成數據采集任務。

2.3 合理的選擇制冷系統形式和蒸發器送風方式

制冷系統形式對能耗有著較大的影響，該冷庫因機房離庫區較遠，所以采用了氟利昂泵供液的系統形式。同時，庫溫能夠對庫內貨物品質產生決定性影響，因此需要合理的選擇蒸發器和送風方式。一般情況下，冷庫目前都會采用具有強制對流降溫功能的冷風機和自然對流降溫功能的排管作為蒸發器。由于該實例中的自動化冷庫有著較高的高度和庫容，因此該冷庫采用具有強制送風功能的冷風機，同時增設織物風管用于優化設計冷庫內的送風方式和降低干耗，以此來確保冷庫溫度的均勻性。

3 結語

制冷系統和控制系統是自動化冷庫建設中至關重要的設施，合理設計制冷和控制系統可以確保自動化冷庫的平穩和節能運行，并有效延長物品的儲藏時間，為用戶創造更大價值。