船用冷藏装置控制系统的重新设计及应用

第2期(第38卷总147期)

文章编号：ISSN1005 - 9180 (2019) 02 - 0049 - 04

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船用冷藏装置控制系统的重新设计及应用

柏祥华

（海军装备部驻南京地区第一军事代表室，南京，210006）

[摘要] 针对国内一些老旧运输船舶的冷藏装置很难满足现在远航运输的需求，其控制系统元器件老化、远海作业故障率高、故障难排除、装置使用操作繁琐，本文通过对某船用冷藏装置控制系统的重新设计，结合实际的使用情况，使其装置的性能得到了很大的提升，并采用PLC控制以及Web的远程维护，使控制参数更精确稳定，装置可靠性更高，操作使用、故障排除和参数监控更加方便。[关键词] 冷藏装置；控制系统；PLC；Web

[中图分类号] U272.5 [文献标志码] A doi：10.3969/J.ISSN. 1005-9180.2019.02.0011

Redesign and Reapplication of Control System for Marine

Refrigeration Equipment

BAI Xianghua

（The frist military representative of navy equipment department in Nanjing, Nanjing, 210006, China）

Abstract: The refrigeration equipment of some old domestic, shipping vessels due to aging control system components, high failure rate of offshore operation, trouble spot and fussy device is difficult to meet the needs of the current long- distance transportation. The redesign of a marine refrigeration control system, combined with the actual use, has greatly improved the performance of the device. Meanwhile adopt PLC control and remote maintenance of the Web make the control parameters more precise and stable; device more reliable; and make operation, troubleshoot, Parameter monitor more convenient.

Key words：Refrigeration Device；Control System；PLC；Web

1 引言

船用冷藏装置是船舶配套设备中不可缺少的重要装备，其能否正常运行，直接关系到船员正常的生活和生产。某船用冷藏装置为进口设备，已使用二十余年，控制系统为早期的逻辑控制方

式，在使用过程中，出现设备频繁启停、库温达不到使用要求、故障率高、维修困难，尤其是海上作业时，出现故障，自维护性差，针对以上问题，对冷藏装置的控制系统进行重新设计，新设计的控制系统采用PLC控制，其抗干扰能力强，控制参数采集更精确稳定可靠。控制箱面板安装有

收稿日期：2019-6-17

作者简介：柏祥华（1987-），男，本科，工程师，研究方向：船用机电产品检验检测

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触摸屏，增加人工交互界面，具有故障存储、参数显示及设定等功能［1］，并通过网络模块和微服务器实现Web无线远程运维，把现代化控制技术应用于船舶制冷系统［2］。

2 控制系统的组成

冷藏装置控制系统由控制箱、压缩机电动机启动器、冷却水泵电动机启动器、励磁电阻器、配电板、电磁阀、传感器、远传终端服务器等组成。控制箱是控制系统的核心部分，由可编程逻辑控制器（简称PLC）、触摸屏和网络模块等组成。

图1 控制系统数据传输组成图

表1 冷藏装置控制系统主要器件 冷藏装置控制系统主要器件3 控制模式和功能

3.1 3.1 控制模式3.1控制模式冷藏装置有“自动”、“融霜”和“手动”三种工作模式。

自动模式：在该模式下，控制箱自动接通压

缩机电动机和冷却水泵电动机，根据各冷藏室的温度控制对应的冷却液供液电磁阀的通断，使各冷藏室的温度满足设计要求。具体工作情况如下：

通过对水泵和压缩机的启停，及对供液电磁阀的通断控制，满足冷冻库的温度范围在-15±2℃（可设定）、冷藏库的温度范围在3±2℃

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（可设定）。

融霜模式：在该模式下，控制箱自动接通冷冻库里的电融霜加热器，自动加热15分钟（可设定），同时断开控制冷冻库的供液电磁阀和冷风机。

手动模式：在安装调试或维修保养时，可单独启停压缩机电动机和冷却水泵电动机及供液电磁阀。

3.2 3.2显示功能

控制箱面板显示冷藏装置的主要部件工作状态指示灯、故障报警指示灯等。还有触摸显示屏，触摸屏可显示冷藏装置冷库的温度值、故障报警、运行参数及参数设定等功能。

3.3 3.3保护报警功能

冷藏装置控制系统设有如下故障保护功能：（1）压缩机电动机过载时停机保护；

（2）冷却水泵电动机过载时，停压缩机电机和水泵电机保护；

（3）压缩机排气压力高时，停压缩机电机保护；

（4）压缩机吸气压力低时，停压缩机电机保护；

（5）压缩机油压差低时，停压缩机电机保护；

（6）库温超限报警；（7）声音报警指示；

4 PLC控制

控制系统的核心部件是PLC。PLC是随着自动化水平的日益提高及微电子技术的发速发展，在继电器控制的基础上产生的一种新型控制装置。它将3C(Computer，Control，Communication)技术，即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体，应用到控制领域的一种高可靠性控制器。在具体的工程实践中，这种控制方式控制程序开发周期短，现场调试方便，是一种工业领域常用的控制方式。

PLC控制系统采用西门子S-300系列单元和模块，来实现冷藏装置各参数的检测，控制、显示、报警和通信。扩展模块可通过主单元的扩展接槽直接与其连接。控制系统组成框图如下：

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图2 控制系统组成框图

控制系统的开关量输入点数共13点，输出点为19点，扩展模块选择了继电器输出模块（8点）SM322、继电器输入/输出模块（8入/8出）SM323。模拟量的扩展模块SM334（4入/2出）模块，选用铂电阻检测RTD-4L，分别采集冷库温度、冷却水进水温度、压缩机吸气温度。通讯模块CP340，提供标准串行接口RS422A，和终端服务器进行数据传输［3］。

5 远程架构

远程服务采用B/S模式（Browser/Server）与冷藏装置交互。服务器由node.js搭建、MySQL数据库，客户端采用Bootstrap架构开发［4］。使用高级成熟、丰富的CSS、js快速搭建客户端。相对其它上位机使用的第三方组态软件（如组态王、WinCC等），该B/S架构具有轻量化、自主化、配置简单、知识产权等特点。Node.js 是一个JavaScript 运行的服务器开发平台［5］。

图3 B/C架构图

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基于Web的冷藏装置控制系统的改造，不仅具有控制系统的上位机功能。利用数据库的强在功能，将冷藏装置物料进、销、存管理系统融合到Web界面中。对船舶冷藏物料集中管理，靠岸码头物料数据提醒等［6］。

图4 Web软件功能图

6 结论

针对此船用冷藏装置控制系统存在的故障率高、维修困难、性能不达标等问题，采用了对控制系统重新设计并保留部分电气元件的方案。本文主要对冷藏装置控制系统的组成、模式和功能进行了阐述，并重点介绍了PLC控制和远程架构在控制系统中的使用和控制理念。本冷藏装置交付使用后，在控制参数精度、远程故障排除、智能化操作等方面均得到了用户的一致好评，给类似于此类船用冷藏装置控制系统的升级改造提供了参考作用。

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参考文献：

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［5］田春伟.工控组态软件Web发布系统的设计与实现

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［6］黎丹雨.基于Web的暖通设备运维管理平台的研究与

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