冰箱制冷性能測控平臺開發(fā)與研究.pdf

1、冰箱性能測試技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，能夠促進(jìn)冰箱性能的改進(jìn)，推動全行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步與繁榮，但我國冰箱測試系統(tǒng)還不完善，全面引進(jìn)既需要大量的資金投入，也不符合國家長久利益，因此，有必要對自動化冰箱制冷性能測控系統(tǒng)進(jìn)行研究，開發(fā)出一種運(yùn)行能耗低、通用性強(qiáng)、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理高效、顯示操作集中、人機(jī)界面友好、調(diào)試方便、運(yùn)行安全穩(wěn)定、造價(jià)便宜等特點(diǎn)的測控系統(tǒng)。 按照功能，將冰箱制冷性能測控系統(tǒng)開發(fā)分為試驗(yàn)箱空氣處理系統(tǒng)、測控硬件設(shè)備和測

2、控軟件開發(fā)三個部分。 試驗(yàn)箱空氣處理系統(tǒng)方面，對冰箱測試環(huán)境要求進(jìn)行分析，根據(jù)儲藏溫度、制冰能力、耗電量、化霜性能、負(fù)載溫度同升及冷凍試驗(yàn)內(nèi)容對測試程序進(jìn)行初步功能需求分析，提出建立公用參數(shù)對象，各測試項(xiàng)日對象繼承該對象以實(shí)現(xiàn)所有參數(shù)的采集。計(jì)算出測試房間規(guī)格為：5×4×3.5m3，圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏熱量0.381kW，室內(nèi)冷負(fù)荷1.41kW，循環(huán)風(fēng)量1418m3/h，加濕器設(shè)計(jì)最大輸入功率1.53kW，加熱器最大功率3.23kW，制冷

3、系統(tǒng)負(fù)荷6.73kW，對工況空氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化分析，優(yōu)化后的系統(tǒng)利用室外空氣進(jìn)行熱濕交換，免去加濕器的運(yùn)行，且減少加熱器的運(yùn)行輸入功率，降低測試運(yùn)行成本。 測控硬件設(shè)備方面，系統(tǒng)總線方案采取控制器與數(shù)據(jù)采集器單獨(dú)通過RS-232與計(jì)算機(jī)連接的形式，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場計(jì)算機(jī)對外圍硬件設(shè)備遠(yuǎn)程控制，對控制器進(jìn)行了開發(fā)：AT89C51單片機(jī)作為硬件電路處理器以便通過編程實(shí)現(xiàn)所需功能，并對控制器硬件中的通訊和控制電路模塊進(jìn)行開發(fā)。由可編程全

4、雙工串行通道實(shí)現(xiàn)控制器與現(xiàn)場計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸，控制器TTL/CMOS電平與現(xiàn)場計(jì)算機(jī)上符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電平間的耦合通過Max232驅(qū)動芯片相連接實(shí)現(xiàn)通訊。 測控軟件開發(fā)方面，下位機(jī)軟件主程序模塊實(shí)現(xiàn)CPU初始化以及相關(guān)寄存器狀態(tài)設(shè)定，管理下位機(jī)程序，控制模塊用于輸出控制數(shù)據(jù)和檢測輸出狀態(tài)結(jié)果，串行通訊采用中斷方式。 對現(xiàn)場計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)各功能模塊內(nèi)容及其相互間的關(guān)系，通過對軟件系統(tǒng)U

5、ML建模，將系統(tǒng)組織成COM接口包和Component組件包模型。現(xiàn)場計(jì)算機(jī)與控制器及智能儀表間通訊通過MSComm控件實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場計(jì)算機(jī)對下位機(jī)的控制，對控制模塊進(jìn)行開發(fā)，提出通過進(jìn)制轉(zhuǎn)換過程實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的計(jì)算。數(shù)據(jù)庫是組織、存儲和調(diào)用數(shù)據(jù)的平臺，為實(shí)現(xiàn)測控軟件同數(shù)據(jù)庫的通訊，測控軟件與SQL數(shù)據(jù)庫的連接，基于ADO數(shù)據(jù)對象，開發(fā)數(shù)據(jù)庫操作軟件模塊。為提高測試數(shù)據(jù)結(jié)果的可移植性和控制數(shù)據(jù)文件的大小，最終數(shù)據(jù)的保存采用Access數(shù)

6、據(jù)庫格式。開發(fā)數(shù)據(jù)查詢模塊以實(shí)現(xiàn)測控程序?qū)v史數(shù)據(jù)的查看和整理，同時(shí)為了提高程序利用效率，提出采用獨(dú)立執(zhí)行程序的形式開發(fā)查詢功能。開發(fā)數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊以實(shí)現(xiàn)當(dāng)測試實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)斷電或其他因素使測試程序重啟后，程序能夠繼續(xù)測試任務(wù)，數(shù)據(jù)恢復(fù)功能采用邏輯數(shù)組變量存儲各個工位運(yùn)行停開狀態(tài)，當(dāng)程序重啟時(shí)，首先讀取記錄數(shù)據(jù)給邏輯數(shù)組變量賦值，同時(shí)檢測該數(shù)組變量的數(shù)值，做數(shù)據(jù)恢復(fù)處理判斷。測控程序還具有自動判斷測試冰箱啟停狀態(tài)的功能，停開判斷采用提高電

7、流采集頻率，電流采集只用來做啟停判斷，不記錄數(shù)據(jù)，而最終數(shù)據(jù)的獲得由數(shù)據(jù)采集過程實(shí)現(xiàn)。 建立測試房間汁算模型，采用三角形網(wǎng)格劃分，并采用非耦合求解法，粘性模型選用k-epsilon湍流模型沒置求解器，對冰箱測試房間模型進(jìn)行氣流組織仿真計(jì)算分析，送風(fēng)方式采用上送下同，并對模型的溫度場和速度場分布進(jìn)行分析，結(jié)果表明：測試房間室內(nèi)空氣流場分布均勻，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。最后對測試系統(tǒng)的誤差來源進(jìn)行分析，并建立了系統(tǒng)誤差分析模型和不確定度評