冷库温度控制系统的设计 )调研报告
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大连交通大学信息工程学院
毕业设计(论文)调研报告
学生姓名111111111 专业班级自动化11班
指导教师 1111111111 职称 1111111111
所在单位电气工程系
教研室主任
完成日期 2012 年 4 月 6 日
调研报告
1 课题来源及意义
冷库是利用降温设施创造适宜的湿度和温度条件的仓库,又称冷藏库,是加工、贮存农畜产品的场所。
它能摆脱气候的影响,延长农畜产品的贮存保鲜期限,以调节市场供应。
冷库主要用作对食品、乳制品、肉类、水产、禽类、果蔬、冷饮、花卉、茶叶、药品、化工原料、电子仪表仪器的恒温贮藏。
从冷库的现状与发展趋势来看,果品恒温气调库发展迅速,低温库比例有所增加,适合农户建造使用的微型冷库异军突起。
冷库设计自动化控制程度逐步提高,政府安全生产和质量监督等管理部门对冷库的监管力度大大加强[1][2]。
在我国,食品专用冷库严重不足,食品的冷藏链的不完整,加之食品经营管理的各种因素,每年约有3000万吨水果、蔬菜、乳制品和其他易腐食品有待于从变质中拯救出来,易腐食品每年要损失十多亿元。
养殖种植业的大幅发展与保鲜、存储及流通的发展极不协调,产量越大亏损越多,我国现有人口已近13.5亿,食品资源非常宝贵,如不尽快改观,不仅是中国的食品工业的水平将大幅度落后于先进国家,而且将会造成资源的大量浪费。
当务之急,我们要提高冷库自动化管理的水平,加强管理,降低运营成本,促进冷库向安全、规范、节能、环保结构简单、操作方便的方向发展[3][4]。
随着社会的发展,科技的进步,以及测温仪器在各个领域的应用,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来,温度控制系统已应用到人们生活的各个方面,是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况,设计一个冷库温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。
2 课题国内外发展状况
2.1 国外冷库行业现状
国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等国。
日本是亚洲最大的速冻食品生产国,-20 ℃以下的低温库在冷库中占80%以上。
70年代以前国外冷库普遍采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统,70年代后期逐渐采用以R22为制冷剂的分散式制冷系统。
美国和加拿大占80%以上的冷库都以使用R717为制冷剂。
80年代以来,分散式制冷系统在国外发展很快,冷却设备由冷风机逐步取代了排管,贮藏水果冷库中近1/3为气调库,在冷库建造方面土建冷库正向预制装配化发展,自动化控制程度比较高[5][6]。
近年来,国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库,如美国使用气调贮藏苹果
已占冷藏总数的80%;法国、意大利也大力发展该项技术,气调贮藏苹果均达到冷藏苹果总数的50%~70%以上;英国气调库容达22万吨。
日本、意大利等发达国家已拥有10座世界级的自动化冷库。
2.2 国内冷库行业现状
我国自1955年开始建造第一座贮藏肉制品冷库,1968年建成第一座贮藏水果冷库,1978年建成第一座气调库。
1995年由开封空分集团有限公司首次引进组合式气调库先进工艺,并在山东龙口建造1.5万吨气调冷库获得成功,开创了国内大型组装式气调冷库的成功先例,用户亦取得了较好的经济效益。
1997年又在陕西西安建造了一座1万吨气调冷库,气密性能达到国际先进水平。
该公司气调冷库已分布在山东、河南、北京、湖南、新疆、陕西、天津、四川等省市自治区,并获得客户的较好信誉。
广东、北京等省市大约先后引进了40座预制装配式冷藏库,总库容约为7.5万吨。
近几年来,我国冷库建设发展十分迅速,主要分布在各水果、蔬菜主产区以及大中城市郊区的蔬菜基地。
据统计,全国现有冷冻冷藏能力已达500多万吨,其中外资、中外合资和私营冷库约占50万吨,国有冷库450多万吨,分属于内贸、农业、外贸和轻工系统,其中内贸系统冷库容量达300多万吨,占全国总量的60%以上。
我国商业系统拥有果蔬贮藏库面积达200多万平方米,仓储能力达130多万吨,其中机械冷藏库70多万吨,普通库为60多万吨。
果品蔬菜保鲜一般采用最低温度为-2℃的高温库,水产、肉食类保鲜采用温度在-18℃以下的低温库。
大型冷库一般采用以氨为制冷剂的集中式制冷系统,冷却设备多为排管,系统复杂,实现自动化控制难度大。
小型冷库一般采用以氟里昂为制冷剂的分散式或集中式制冷系统。
在建造方面以土建冷库偏多,自动化控制水平普遍较低。
装配式冷库近几年来有所发展[7][8]。
国外冷库的制冷装置广泛采用了自动控制技术,大多数冷库只有1~3名操作人员,许多冷库基本实现夜间无人值班。
而我国冷库的制冷设备大多采用手动控制,或者仅对某一个制冷部件采用了局部自动控制技术,对整个制冷系统做到完全自动控制的较少,货物进出、装卸等方面的自动化程度普遍较低。
3 本课题的研究内容及目标
3.1 本课题的研究内容
根据系统的设计要求,选择DS18B20作为本系统的温度传感器,选择单片机STC89S52为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、等功能。
选用数字温度传感器DS18B20,省略采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路,使整个电路比较简单,缩短开发系统的设计时间,降低系统的硬件成本。
该系统的总体设计思路如下:温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到STC89S52单片机上,经过单片机处理,将把温度在显示电路上实时显示,本系统显示器为1602
液晶模块。
检测范围-55摄氏度到125摄氏度。
本系统除了显示温度以外还可以设置一个温度值,对所测温度进行监控,当温度高于或低于设定温度时,开始启动相应程序,达到恒温控制,让整个控制系统得以稳定的操作和运行,进而实现无人操作的便捷。
中央微处理器 STC89S52:STC89S52是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,兼容标准MCS-51指令系统及80S51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的51系列微型计算机可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案,它具有如下特点:40个引脚,8k 字节 Flash片内程序存储器,128 字节的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器[9][10]。
3.2 研究目标
(1)能够连续测量冷库的温度值,用1602液晶模块来显示冷库的实际温度;
(2)利用软件设定冷库温度范围为-18℃到-20℃绿灯亮,温度高于或低于温度范围红灯亮提示,并且执行相应的动作;
(3)温度测量的精度为0.5℃;
(4)温度测量的误差范围在±0.5℃;
(5)传感器DS18B20使用环境-55℃到+125℃;
(6)电源电压DC+5V;
(7)显示、提示电路使用环境+10℃~+50℃;
(8)温度采集速度为1秒钟。
4 进度计划
5 参考文献
[1] 余发山.单片机原理及应用技术[M].徐州中国矿业大学出版社.2003.12
[2] 何宏.单片机原理及接口技术教程[M].北京国防工业出版社.2006.7
[3] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社.2004
[4] 薛永毅.何希才.传感器及其应用实例[M].北京机械工业出版.2004.9
[5] 赵清.赵志杰.电子电路识图[M].北京电子工业出版社.2006.12
[6] 董爱华.检测与转换技术[M].北京中国电力出版社.2007.12
[7] 袁小平.电子技术综合设计教程[M].北京机械工业出版社.2008.4
[8] 余小平.奚大顺.电子系统设计[M].北京航空航天大学出版社.2007.3
[9] 赵清.赵志杰.电子电路识图[M].北京电子工业出版社.2006.12
[10] Donald A. Neman. Electronic circuit analysis and design [M].Tsinghai University Press
and Springer V erlag.2002。