商用冷柜集成控制系統(tǒng)分析

李胤 王振挺

摘 要：在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展驅(qū)動下，生活品質(zhì)不斷攀升，商用冷柜已成為必備。隨著需求的提升，人們對冷柜的分類和具體要求越來越精細(xì)。在新時期，商業(yè)冷柜不僅要保證有精確的溫度控制，還要在節(jié)能降噪方面有新的設(shè)計(jì)?；诖?，本文將剖析冷柜集成控制系統(tǒng)，通過集成控制系統(tǒng)優(yōu)化，不斷完善商用冷柜的性能。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng);冷柜;商用

引言：目前面向超市等大型冷藏冷凍設(shè)備，除了規(guī)?；潭纫咧?，還要在類型和結(jié)構(gòu)上區(qū)別于家用冷柜。商用冷柜種類繁多，除了發(fā)泡門之外，還有玻璃門及敞開門等?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，冷柜硬件結(jié)構(gòu)無明顯差異，均采用控制器控制運(yùn)行，設(shè)計(jì)成本往往較高。除此之外，高檔冷柜匹配的控制器基本都是單片機(jī)，由于其運(yùn)算速度等有限，恒溫冷藏需求經(jīng)常無法滿足。所以，冷柜集成控制系統(tǒng)改良十分必要。

1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1電子膨脹閥

在冷柜硬件設(shè)計(jì)中，電子膨脹閥較關(guān)鍵，可以直接影響冷柜的性能。通過研究發(fā)現(xiàn)，電子膨脹閥用途較廣，其本身組成就比較復(fù)雜，是一種新型節(jié)流機(jī)構(gòu)。除了閥體（基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）之外，還有閥芯、波紋管等。同時還匹配了傳動機(jī)構(gòu)以及電機(jī)等?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，控制器完成采集任務(wù)后，會將蒸發(fā)壓力等多項(xiàng) 參數(shù)經(jīng)微處理器處理，在此基礎(chǔ)上，控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)中，勢必會帶動螺紋的傳動，從而合理調(diào)節(jié)閥口的流通面積，同時掌控制冷劑流量，控制好過熱度。電子膨脹閥最早出現(xiàn)的領(lǐng)域是在變頻空調(diào)上面，在使用期間，需要和變頻壓縮機(jī)聯(lián)合。為了緩解商用冷柜服役時間短和柜內(nèi)溫度波動較大的現(xiàn)狀，電子膨脹閥開始應(yīng)用到了核心的控制系統(tǒng)中，并科學(xué)輔助定頻壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)各關(guān)鍵部位連接。應(yīng)用中，通過溫度信號傳輸，便可以較為及時地控制閥體的開度。經(jīng)實(shí)踐證明，冷柜應(yīng)用電子膨脹閥是有效嘗試，當(dāng)柜溫降下來時，憑借檢測柜體內(nèi)溫度，調(diào)整閥門的開度，從而完成冷量輸出，長久保持柜內(nèi)溫度，借此達(dá)到溫度恒定的狀態(tài)。通過這樣的改造設(shè)計(jì)，不再頻繁啟動壓縮機(jī)，那么壓縮機(jī)的壽命就將延長，提高了設(shè)備利用率。

1.2系統(tǒng)電源模塊

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 抗干擾方法

2.1.1輸入數(shù)據(jù)采集抗干擾

輸入數(shù)據(jù)采集階段，為了保障數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，需要采取抗干擾措施，借此保障工作成效。從以往經(jīng)驗(yàn)了解到，篩選采集到的數(shù)據(jù)時，需要靈活選擇篩選方法，一般采用的方法有以下四種。（1）平均濾波法。該方法也叫做算術(shù)平均數(shù)，主要是借助多次采集（某一信號點(diǎn)信息），然后算取平均值。在現(xiàn)實(shí)工作中，平均值的算法需要將影響最大的最大、最小值去掉。這種方法效果明顯，實(shí)踐證明，利用此方法可去除干擾，保障輸入信息準(zhǔn)確，該方法應(yīng)用價值較高[1]。（2）極值判別法。這種方法并不經(jīng)常會被用到，主要方法是判斷采集到的數(shù)據(jù)，評估其是否處于正常值范圍。通常情況下，若符合范圍值標(biāo)準(zhǔn)，則留下;倘若不符，需要將其去掉，實(shí)施科學(xué)的再次采集，借此保障輸入效果。（3）比較舍取法。在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，比較舍取法優(yōu)勢突出，對同樣采樣點(diǎn)完成高標(biāo)準(zhǔn)的多次采集，提取多次采集結(jié)果中，相同或相近的數(shù)據(jù)，將其作為最終結(jié)果。實(shí)踐表明，該方法有一定可行性。（4）重復(fù)檢測法。現(xiàn)實(shí)工作中，重復(fù)檢測法效果積極，一般情況下，完成兩次采樣的數(shù)值相對會接近一些，不會相差很多，該過程重復(fù)進(jìn)行，就可以得出準(zhǔn)確數(shù)值。

2.1.2輸出控制信號抗干擾

除了輸入數(shù)據(jù)采集階段，需要抗干擾之外，輸出控制信號抗干擾同樣關(guān)鍵?，F(xiàn)實(shí)工作中，針對輸出控制信號抗干擾，科學(xué)路徑有：（1）控制好開關(guān)量輸出數(shù)。在實(shí)際操作中，讓系統(tǒng)最快速度運(yùn)行，借此降低數(shù)據(jù)誤差，提高輸出效率與質(zhì)量。（2）構(gòu)建閉合環(huán)狀系統(tǒng)。在實(shí)操階段，開關(guān)量和模擬量（兩項(xiàng)參數(shù)）需要連接對應(yīng)通道，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)成閉合環(huán)狀系統(tǒng)。原則上只有這樣操作，才能讀到丟失數(shù)據(jù)。

2.2積極進(jìn)行系統(tǒng)自檢

系統(tǒng)運(yùn)行的過程，不確定因素多，會出現(xiàn)各種意外情況。實(shí)際應(yīng)用中，為防止程序跑飛，科學(xué)措施如下：首先，使用WDT，從源頭合理安排定時間隔。其次，填充 ROM 空白區(qū)域，主要應(yīng)用單字節(jié)中斷指令。最后，設(shè)置程序模塊令牌。

3集成控制系統(tǒng)科學(xué)優(yōu)化策略

目前使用的商用冷柜通常規(guī)模較大，在超市等地方均是大量集中出現(xiàn)的。而單個冷柜在進(jìn)行設(shè)計(jì)時，為了獨(dú)立控制溫度，發(fā)揮冷柜冷凍或冷藏室作用，并合理降低成本，均是應(yīng)用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)功能[2]。正是因?yàn)槿绱耍涔竦臏囟瓤刂撇呗赃x擇并不自由，要受硬件設(shè)備的局限，最終影響控制效果。商用冷柜集成控制，需要借助主控計(jì)算機(jī)完成各溫控區(qū)域集中控制，想要達(dá)到理想效果，對冷柜冷凍冷藏室的優(yōu)化需要用到Fuzzy-PID。

與傳統(tǒng)PID 控制器相比，這種新型控制器反應(yīng)更迅速，適用范圍廣，調(diào)整時間短，優(yōu)勢比較鮮明。更重要的是，這種控制器應(yīng)用后，受控系統(tǒng)會迅速穩(wěn)定，可以降低設(shè)備的能耗，同時強(qiáng)化溫度控制效果，F(xiàn)uzzy-PID應(yīng)用價值較高。在系統(tǒng)優(yōu)化中，還可以采用 LabVIEW 軟件，完成冷柜融霜控制以及有效的故障報警。

4結(jié)論

通過仿真分析與評估，得出的結(jié)論有：（1）通過Fuzzy-PID應(yīng)用，簡化了冷柜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使其價值得到了展現(xiàn)。與此同時，降低了采購成本，有效縮短冷柜制造時長，經(jīng)濟(jì)性也比較理想。（2）通過界面集中顯示，可以實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，減輕人員作業(yè)量。（3）采用模糊控制策略，從源頭實(shí)現(xiàn)溫度恒定。

參考文獻(xiàn)：

[1]應(yīng)雨錚，劉國強(qiáng)，晏剛.商用冷柜熱負(fù)荷分析及其絕熱技術(shù)的研究進(jìn)展[J/OL].制冷與空調(diào)：1-9[2021-11-16].

[2]劉霞，韋自妍，劉忠寶.商超冷柜冷凝熱回收的熱氣旁通除霜性能研究[J].家電科技，2021（05）：52-58.

作者簡介：

李胤（1992年7月——），男，漢族，籍貫：遼寧省大連市，本科，研究方向：智能冷柜設(shè)備研發(fā)。