關(guān)于在線空調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)及效益分析

李健楨 韋汝煌 李強(qiáng)榮 吳川輝

(珠海市精實(shí)測(cè)控技術(shù)有限公司,廣東珠海 519125)

0 引言

水冷冷水空調(diào)及地源熱泵空調(diào)機(jī)組是應(yīng)用廣泛的空調(diào)設(shè)備,從普通家庭到工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都能發(fā)現(xiàn)其身影。生產(chǎn)此類空調(diào)設(shè)備的廠家較多。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)較多的企業(yè)采用手動(dòng)測(cè)試方案,測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定速度較慢,需要調(diào)校的儀表多,能源消耗大,穩(wěn)定性低。為了能在家電,工業(yè)空調(diào)領(lǐng)域擴(kuò)展業(yè)務(wù),結(jié)合公司內(nèi)部團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)了這套在線空調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)。有助于提高行業(yè)測(cè)試自動(dòng)化水平,快速的判斷生產(chǎn)設(shè)備的制冷性能,控制邏輯,提高測(cè)試效率。本項(xiàng)目通過(guò)詳細(xì)的調(diào)研,采用了自動(dòng)化測(cè)試方案,通過(guò)電氣設(shè)備自動(dòng)控制空調(diào)測(cè)試中的水流量,水流溫度等關(guān)鍵參數(shù),軟件自動(dòng)化記錄數(shù)據(jù),減少人為記錄數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差。在客戶場(chǎng)地允許的情況下配備較大的水容器,解決了業(yè)內(nèi)的冷熱抵消能源消耗較大問(wèn)題。

1 在線空調(diào)性能測(cè)試過(guò)程

空調(diào)在線性能檢測(cè)重點(diǎn)在于室外機(jī)的檢測(cè),包括測(cè)試水冷,地源,風(fēng)冷型空調(diào)(熱泵)設(shè)備的管路溫度、壓力、水冷量、換熱量、主板性能、動(dòng)作以及邏輯,并自動(dòng)進(jìn)行合格判定,出報(bào)告進(jìn)行打印。在空調(diào)測(cè)試時(shí),定速機(jī)采用普通的開關(guān)控制,而變頻空調(diào)內(nèi)外機(jī)采用通信方式控制。在生產(chǎn)中針對(duì)室外機(jī)性能測(cè)試,應(yīng)加裝單獨(dú)的商檢控制盒來(lái)模擬室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)通信,通過(guò)手動(dòng)操作控制盒來(lái)實(shí)現(xiàn)商品性能的測(cè)試。這樣操作過(guò)程完全手動(dòng),且由于操作人員技術(shù)能力的限制,可能出現(xiàn)誤操作或誤判斷的現(xiàn)象。

2 空調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)以上測(cè)試問(wèn)題,本項(xiàng)目對(duì)水源,空氣源空調(diào)(熱泵)的性能測(cè)試,從簡(jiǎn)便操作,計(jì)算機(jī)替代工人判定被測(cè)機(jī)性能,自動(dòng)調(diào)節(jié)工況,高效完成樣機(jī)測(cè)試等方面進(jìn)行研究[1-2]。

2.1 測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)

測(cè)試系統(tǒng)包括上位機(jī)、主控機(jī)、中間轉(zhuǎn)換單元、通信線路等。為了便于電網(wǎng)及通信網(wǎng)絡(luò)的布置,采用固定的立式測(cè)試工作站方式。

(1)主控機(jī)與中間轉(zhuǎn)換單元一起構(gòu)成工作站單元,安裝于固定的測(cè)試工作臺(tái),通過(guò)通信線路分別與被測(cè)室外機(jī)相連,上位機(jī)通過(guò)工業(yè)總線或高速以太網(wǎng)相連。(2)中間轉(zhuǎn)換單元的作用為銜接被測(cè)變頻空調(diào),具有通信協(xié)議轉(zhuǎn)換功能,通過(guò)其外接變送器可采集工作電流、工作電壓、制冷劑系統(tǒng)壓力、出風(fēng)溫度等運(yùn)行參數(shù)。中間轉(zhuǎn)換單元硬件組成為通信電路、被測(cè)室外機(jī)通信電路、主控芯片及變送器等。(3)主控機(jī)提供人機(jī)操作界面,操作者可通過(guò)單獨(dú)設(shè)置測(cè)試參數(shù),發(fā)送命令啟動(dòng)生產(chǎn)測(cè)試;同時(shí)還可以通過(guò)人機(jī)界面反饋當(dāng)前測(cè)試結(jié)果,并提供聲光的報(bào)警功能。(4)上位機(jī)通過(guò)工業(yè)控制總線或高速以太網(wǎng)與各工作站單元聯(lián)網(wǎng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)多臺(tái)工作站單元集中設(shè)置、集中查詢及測(cè)試。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件主要包括上位機(jī)軟件、主控機(jī)軟件、中間轉(zhuǎn)換單元軟件。上位機(jī)及主控機(jī)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方式并充分考慮可擴(kuò)展性,中間轉(zhuǎn)換單元采用基于微控制芯片的嵌入式系統(tǒng)。

(1)上位機(jī)軟件包括現(xiàn)場(chǎng)管理與數(shù)據(jù)庫(kù)管理兩大類?，F(xiàn)場(chǎng)管理包括兩種視圖:一種模擬視圖,指示每個(gè)工作站的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài);另一種是數(shù)據(jù)視圖,指示每個(gè)工作站的當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)與測(cè)試結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)管理包括測(cè)試參數(shù)設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢等。用戶可通過(guò)切換工作方式保證同一時(shí)刻各工作站可測(cè)試不同類型的變頻機(jī),同時(shí)在系統(tǒng)有部分故障時(shí)仍能進(jìn)行生產(chǎn),以滿足生產(chǎn)的需要。(2)中間轉(zhuǎn)換單元采用基于微控制芯片的嵌入式系統(tǒng),控制板硬件設(shè)計(jì)一個(gè)撥碼開關(guān)可提供編碼,用戶安裝硬件時(shí)需按當(dāng)前測(cè)試工位依次撥碼,以確定本工作站在整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中的唯一性。(3)軟件的微控制芯片通過(guò)通信電路接收,測(cè)試命令后進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,將用戶命令轉(zhuǎn)換為對(duì)變頻空調(diào)的控制命令,該命令通過(guò)與被測(cè)室外機(jī)共零線通信電路傳輸至被測(cè)空調(diào)室外機(jī);室外機(jī)接收后按測(cè)試命令進(jìn)行壓縮機(jī)運(yùn)行、四通閥切換、膨脹閥開關(guān)、室外風(fēng)機(jī)切換、電磁閥切換等測(cè)試動(dòng)作。另一方面在測(cè)試過(guò)程的同時(shí),室外機(jī)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及故障信號(hào),通過(guò)通信電路和協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為與主控機(jī)通信,同時(shí)通過(guò)數(shù)字電量表、壓力表、溫度傳感器等采集當(dāng)前運(yùn)行電流、電壓、功率、制冷劑壓力、出風(fēng)口溫度等參數(shù),一并打包傳送至工作站并在用戶界面顯示。

3 項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展

本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新與現(xiàn)有技術(shù)相比,實(shí)現(xiàn)了:自動(dòng)調(diào)節(jié)工況,記錄被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù);軟件自動(dòng)進(jìn)行合格判定;采用全新設(shè)計(jì)的水回收系統(tǒng)。全新設(shè)計(jì)的測(cè)試工裝。未來(lái),其技術(shù)發(fā)展路線如下:

(1)設(shè)計(jì)思路的驗(yàn)證、確定。首先,設(shè)計(jì)電氣控制箱,并且能拔插式的自動(dòng)調(diào)整通道。設(shè)計(jì)一套測(cè)試軟件系統(tǒng)。對(duì)控制箱進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集,并可以在硬件上自動(dòng)識(shí)別。然后在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,實(shí)現(xiàn)能同步采集數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行被測(cè)樣機(jī)控制,并算法判斷被測(cè)樣機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。(2)樣機(jī)確認(rèn):1)樣機(jī)制作。樣機(jī)制作應(yīng)本著簡(jiǎn)單可行的基本原則,并盡量確保各部件符合要求。測(cè)試流程如圖1所示。2)樣機(jī)確認(rèn)實(shí)驗(yàn)。按照已經(jīng)確定的設(shè)計(jì)圖紙對(duì)測(cè)試樣機(jī)進(jìn)行裝配,并測(cè)量對(duì)應(yīng)的參數(shù)是否符合技術(shù)要求,判斷樣機(jī)功能是否滿足產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)以及工藝的可行性。

圖1 在線空調(diào)性能測(cè)試流程Fig.1 Online air conditioning performance test process

通過(guò)以下內(nèi)容的實(shí)驗(yàn),對(duì)新裝備及其技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),獲取實(shí)際測(cè)試參數(shù),見表1。

表1 實(shí)際測(cè)試參數(shù)Tab.1 Actual test parameters

4 效益分析

(1)推動(dòng)空調(diào)行業(yè)在線性能測(cè)試領(lǐng)域的發(fā)展。本項(xiàng)目通過(guò)詳細(xì)的調(diào)研,采用了自動(dòng)化測(cè)試方案,通過(guò)電氣設(shè)備自動(dòng)控制空調(diào)測(cè)試中的水流量,水流溫度等關(guān)鍵參數(shù),軟件自動(dòng)化記錄數(shù)據(jù),減少人為記錄數(shù)據(jù)產(chǎn)生的誤差。在客戶場(chǎng)地允許的情況下配備較大的水容器,解決了業(yè)內(nèi)的冷熱抵消能源消耗較大問(wèn)題,對(duì)于提高行業(yè)測(cè)試自動(dòng)化水平,快速的判斷生產(chǎn)設(shè)備的制冷性能、控制邏輯,提高測(cè)試效率等方面具有良好的推動(dòng)作用。(2)帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提供就業(yè)機(jī)會(huì)。系統(tǒng)的生產(chǎn)需要大量人才支撐,能夠?yàn)橹楹８挥鄤趧?dòng)力提供合適的就業(yè)機(jī)會(huì),增加員工收入,對(duì)緩解當(dāng)?shù)厣鐣?huì)就業(yè)壓力有著積極的作用。公司為員工提供了良好的學(xué)習(xí)晉升平臺(tái),有助于提高技術(shù)人才的技術(shù)水平,提高加工操作人員的技能,使其擁有更高的上升空間,為職業(yè)生涯的成長(zhǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(3)支持產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),護(hù)航中國(guó)智造。在萬(wàn)眾創(chuàng)新的大環(huán)境下,政產(chǎn)學(xué)研多方協(xié)同、緊密結(jié)合,推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)品成果創(chuàng)新轉(zhuǎn)化。企業(yè)在大力培養(yǎng)、引進(jìn)研發(fā)技術(shù)精英的同時(shí),積極構(gòu)建創(chuàng)新平臺(tái),加速高精尖的產(chǎn)品研發(fā),產(chǎn)品優(yōu)異的測(cè)試性能、專業(yè)及時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)滿足了不同領(lǐng)域的多元要求,推動(dòng)“中國(guó)制造”轉(zhuǎn)型“中國(guó)智造”,護(hù)航強(qiáng)國(guó)夢(mèng)。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之,水冷冷水空調(diào)及地源熱泵空調(diào)機(jī)組是應(yīng)用廣泛的空調(diào)設(shè)備,從普通家庭到工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都能發(fā)現(xiàn)其身影。生產(chǎn)此類空調(diào)設(shè)備的廠家較多。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)較多的企業(yè)采用手動(dòng)測(cè)試方案,測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定速度較慢,需要調(diào)校的儀表多,能源消耗大,穩(wěn)定性低。為了能在家電,工業(yè)空調(diào)領(lǐng)域擴(kuò)展業(yè)務(wù),公司共同研發(fā)了這套在線空調(diào)性能測(cè)試系統(tǒng)。有助于提高行業(yè)測(cè)試自動(dòng)化水平,快速的判斷生產(chǎn)設(shè)備的制冷性能,控制邏輯,提高測(cè)試效率。