[7]2.2系統(tǒng)分析及方案設計2.2.1系統(tǒng)需求分析通過查詢國標GBT27942(汽車空調(diào)小排量渦旋壓縮機國家標準)，分析不同因素對COP的影響，以及客戶對產(chǎn)品性能的要求，本壓縮機測試方案分為兩大類，一類是基礎環(huán)境測試，即模式一的工況要求，另一類是極限環(huán)境測試，即模式二到模式八的工況。綜合上述測試要求，可分析出本實驗臺需要對壓縮機工作過程中的以下參數(shù)進行設置和測量。1、運行參數(shù)設置工況數(shù)據(jù)測量及記錄：其中運行控制參數(shù)包括壓縮機轉速扭矩運行時間等；運行狀態(tài)參數(shù)包括壓力、溫度等數(shù)據(jù)；2、壓縮機環(huán)境參數(shù)的設置與記錄：壓縮機本機運行環(huán)境參數(shù)、冷凝艙工作環(huán)境參數(shù)、蒸發(fā)艙工作環(huán)境參數(shù)等；3、測試系統(tǒng)運行方式及時間：吸合脫離時間控制，次數(shù)/秒/分鐘/小時/次數(shù)可選擇，時長可定義。2.2.2系統(tǒng)測試方案依據(jù)測試要求，可構建出總體測試方案。以PLC+工業(yè)組態(tài)的形式模擬各種工作環(huán)境，監(jiān)控其運行狀況，設置相應的極限工作狀態(tài)，在相應的極限功能狀態(tài)下，測試設備性能。其中試驗所給的都是極限設備條件，比如溫度、壓力、轉速的變化情況。本系統(tǒng)硬件部分可分為兩部分，一是壓縮機本體運行環(huán)境模擬，即內(nèi)參數(shù)，二是壓縮機運行外部環(huán)境模擬器，即外參數(shù)。可以給壓縮機提供電驅動和機械驅動的輸入，并設置相應傳感器來監(jiān)控壓縮機運行過程中壓力溫度等參數(shù)的變化。搭建相應的環(huán)境艙分別用來模擬壓縮機的壓縮泵、冷凝艙和蒸發(fā)艙的各種運行環(huán)境工況。系統(tǒng)結構如下圖2.3所示。圖2.3系統(tǒng)結構框圖

第三章系統(tǒng)硬件設計根據(jù)對課題要求的分析，整個測試裝置由動力供給裝置、空調(diào)泵運行裝置、數(shù)據(jù)測量及采集裝置和主控系統(tǒng)共四部分組成。1、動力供給裝置為空調(diào)泵提供運行動力，根據(jù)空調(diào)泵的類型，分別選用調(diào)速電機及程控電源為機械室和電動室泵體提供動力源；2、空調(diào)泵運行裝置需要盡可能采用實體器件搭建空調(diào)泵的運行臺；3、數(shù)據(jù)測量及采集裝置主要包括系統(tǒng)運行中的參數(shù)采集所需各種壓力、溫度傳感器等及相關參數(shù)采集單元。其中包括2個壓力傳感器、7個溫度傳感器、1個濕度傳感器、2個CAREL的渦輪流量變送器及數(shù)據(jù)采集儀；4、本主控系統(tǒng)以PLC+工業(yè)組態(tài)的形式為主體，輔以部分智能儀表，用來滿足系統(tǒng)各種工況運行需要。通過8塊山武SCD36數(shù)字調(diào)節(jié)器分別根據(jù)設定值與實際測量值的差值來調(diào)節(jié)冷媒的加熱量以及電子膨脹閥的開度，將機組運行控制在設定工況允許的范圍內(nèi)。綜上所述，本系統(tǒng)硬件方案如下圖3.1所示。圖3.1系統(tǒng)硬件結構圖下面分模塊對硬件系統(tǒng)的設計進行說明。3.1系統(tǒng)控制核心：PLC+工業(yè)組態(tài)的形式3.1.1PLC模塊選型PLC的控制分為模擬量控制和開關量控制。是否使用模擬量模塊，需要看模擬期間數(shù)據(jù)的來源，以及接入系統(tǒng)的方式。本系統(tǒng)中模擬量部分都以總線形式由智能模塊引入系統(tǒng)，PLC不需要再單獨配置模擬量模塊，所以PLC部分只需選擇開關量控制即可。開關量控制是根據(jù)各試驗工況流程,通過控制連接DO開關量輸出模塊的接觸器和繼電器的通斷,實現(xiàn)相應的設備啟停。同時結合接入PLC的DI開關量輸入模塊的設備報警狀態(tài)和運行狀態(tài)反饋,實現(xiàn)設備保護和各執(zhí)行系統(tǒng)的綜合協(xié)調(diào)控制功能。為了適應各種被試壓縮機的不同需求,PLC程序中預留了相應的變量接口。針對不同的樣機,只需在觸摸屏中輸入不同的設定值,無需修改程序和硬件。控制系統(tǒng)接線簡單明了,控制邏輯清楚,易于實現(xiàn)故障的排查,方便快速地適應不同型號被試機的試驗。PLC的通訊部分與整個系統(tǒng)的通訊部分融為一體，采用MODBUS-RTU協(xié)議，使用PLC的自帶的編程口與上位機進行相連，給PLC配置PPI電纜，可選擇S7-200的基礎型，根據(jù)需要，可再添加擴展模塊。配備PPI電纜后就不需要額外配置通訊模塊，可節(jié)省成本。本系統(tǒng)中需要控制的I/O點數(shù)不多，所以為節(jié)約系統(tǒng)成本選擇西門子S7-200系列CPU224AC/DC/繼電器式主機，該主機特性為：24V直流電源供電，14點輸入，10點輸出，CPU不包含模擬量模塊。系統(tǒng)的輸出點數(shù)較少，為此需要單獨為它配置8點的I/O輸出模塊EM222。表3.1輸入輸出功能分配表輸入地址功能I0.3水流開關I0.4壓機艙低壓保護I0.5冷凝艙低壓保護I0.6冷凝艙高壓保護I0.7蒸發(fā)艙低壓保護I1.0蒸發(fā)艙高壓保護續(xù)表3.1輸入地址功能Q0.0冷卻循環(huán)泵Q0.1主變頻器供電Q0.2壓機艙壓縮機啟停Q0.4除濕加熱啟停Q0.5壓機艙風機高速Q(mào)0.6壓機艙風機中速Q(mào)0.7壓機艙風機低速Q(mào)1.0冷凝艙壓縮機啟停Q1.1冷凝艙冷凝風機供電Q2.0冷凝艙冷凝風機啟停Q2.1冷凝艙風機Q2.2蒸發(fā)艙壓縮機啟停Q2.3蒸發(fā)艙風機啟停PLC模塊的電路圖如圖3.2所示。圖3.2系統(tǒng)電路圖3.1.2工業(yè)組態(tài)選型本系統(tǒng)的人機界面選用昆侖通態(tài)的工業(yè)平板TPC1061Ti及昆侖通態(tài)公司專門開發(fā)的MCGS嵌入版組態(tài)軟件，其優(yōu)點為：便宜，國產(chǎn)純中文版，方便工人使用。工業(yè)平板實物圖如圖3.3所示。圖3.3工業(yè)平板實物圖該平板自帶RS232、RS485、USB及以太網(wǎng)線接口，便于各種用戶數(shù)據(jù)的接入。組態(tài)在本系統(tǒng)中負責主要負責數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測和處理。組態(tài)軟件與相關的硬件設備結合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設備。如可以靈活監(jiān)控各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊、無紙記錄儀、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機界面等專用設備。3.2壓縮機驅動模塊設計3.2.1驅動器模塊選型測試的汽車空調(diào)壓縮機主要有兩種驅動方式：一種是汽車中發(fā)動機通過傳動皮帶拖動空調(diào)壓縮機，實驗裝置上需配置電動機代替發(fā)動機的作用，電動機和空調(diào)壓縮機間通過皮帶聯(lián)結。另一種是電動汽車上使用車載電池驅動的空調(diào)壓縮機，實驗裝置上需配置直流電源驅動此類空調(diào)壓縮機。一種動力驅動方式是汽車發(fā)動機通過傳動結構驅動空調(diào)發(fā)電機從動輪進行發(fā)電，在實際測試可以將發(fā)動機轉子動力代替為外接電動機，電動機與空調(diào)壓縮機作為主從皮帶結構柔性連接。另一種實現(xiàn)方式是將電動汽車車載供電進行電源轉換，并直接給自帶直流電源驅動空調(diào)壓縮機工作。測試中壓縮機的驅動采取第一種機械驅動的方式，即壓縮機的動力源由外界提供。在驅動過程中設置相應的扭矩傳感器、轉速傳感器等對數(shù)據(jù)進行測量，用來計算壓縮機的工作功率。對空調(diào)壓縮機來說，轉速每增加1000rpm，其負荷會增加800W，根據(jù)測試要求，最高轉速達到8000rpm，則負荷會達到6.4KW。針對機械驅動的要求，有兩種方案可選擇，一種是伺服電機驅動方案，其優(yōu)點在于控制精準，轉速、轉矩可調(diào)，但實現(xiàn)成本高。另一種方案是變頻電機驅動，其特點為控制簡單，且實現(xiàn)成本低，在目前市場上被大量采用。因此，在本系統(tǒng)中選用變頻電機驅動方案?？紤]到傳動效率，選用10KW的普通三相異步交流電機，搭配18KW的控制器進行使用。變頻器選用上海眾辰電子科技有限公司的H3000系列的H3400A0018K通用型恒轉矩變頻器。該設備的輸入電壓等級為三相AC380V，變頻器容量為18KW，支持Modbus協(xié)議。3.2.2電子膨脹閥模塊選型電子膨脹閥是一種針對制冷劑流量的節(jié)流元件，可按設定程序進入制冷裝置。通常所說的電子膨脹閥大多僅指執(zhí)行器，即可控驅動裝置和閥體，實際上僅有這一部分是無法完成控制功能的。電子膨脹閥控制器的核心硬件為單片機，如控制器同時要完成壓縮機及風機的變頻等控制功能。電子膨脹閥的傳感器通常采用熱電偶或熱電阻。電子膨脹閥的控制過程為調(diào)節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量，控制目標過熱度，從而保證系統(tǒng)經(jīng)濟穩(wěn)定運行。它作為電子控制元件，最大特點就是流量調(diào)節(jié)的及時性，其響應壓縮機排量改變是及時的，因此它具有精度高，動作快速、準確、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點，并能夠與其它智能控制方法相結合，在制冷系統(tǒng)中的運用，以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。為盡量還原壓縮機的實車運行工況，使用與實車管路口徑一致的管路，因此對電子膨脹閥閥體的工藝要求如下。1、閥口公稱口徑為φ2.2；2、適用環(huán)境溫度：-30°C~60°C(通電率50%以下)；3、適用環(huán)境濕度：95%RH以下；4、適用流體溫度：-30°C~70°C(通電率50%以下)；5、電源：d.c12V士10%(矩形波,通電率50%以下)；6、使用壓力：0~4.2MPa；7、最大動作壓差：3.5MPa。電子膨脹閥控制器需要與電子膨脹閥配套使用，能根據(jù)環(huán)境負荷的動態(tài)變化自動調(diào)整閥的開度，使冷凍系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)。其特點如下。1、采用先進PID算法，確保過熱度精確自動調(diào)節(jié)；2、適用于多種常見的制冷劑；(R22,R134a,R404a,R407c,R410a,R717,R23);3、快速-安全的過熱度保護確保系統(tǒng)在不同工況下正常運行；4、小巧精致，滑軌設計，便于安裝；5、節(jié)能高效，制冷劑流量優(yōu)化控制，使蒸發(fā)器使用率最高效。圖3.4電子膨脹閥控制器3.2.3傳感器選型1、溫度傳感器在本系統(tǒng)中所需要測量的溫度有蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)環(huán)境溫度、蒸發(fā)環(huán)境濕度、壓機環(huán)境溫度、冷凝環(huán)境溫度、排氣溫度，冷凝溫度，溫度變化范圍在-19.5℃~100℃之間。為了便于維修，所有測溫元件都選用K型熱電偶。K型熱電偶作為一種溫度傳感器，目前用量最大且成本低廉，其測量范圍為-200℃~1300℃，所需測量的溫度區(qū)間在其測量范圍的下半部三分之一處，在該區(qū)域熱電偶線性度好，靈敏度高。2、扭矩轉速變送器本系統(tǒng)中轉矩和轉速都在電機輸出端進行測量，故選用轉矩轉速一體的傳感器ZS-2A。該傳感器的信號輸出形式可選擇脈沖方波或4~20mA、1~5V等標準信號；具有檢測精度高、體積小、穩(wěn)定性好、抗干擾性強的特點；器件再測量過程中無需反復調(diào)零，可實現(xiàn)正反扭矩測量；系統(tǒng)供電電源為24VDC。其基本技術規(guī)格為如下。1、儀表電源：12~30VDC,最大耗電：2W；2、脈沖輸入信號：各種NPN、PNP、OC門輸出的傳感器信號，旋轉編碼器；3、測量頻率：轉速脈沖輸入0.2Hz～20KHz；扭矩脈沖輸入5KHz～15KHz，可擴展至1HZ~60KHZ；4、可通過面板矯正傳感器的非線性誤差。帶折線修正功能；5、測量速度：每秒30次~50次，可根據(jù)需要短路內(nèi)部排針提高測量速度，提速后速度為150次/秒；6、通訊接口：RS485。實物圖如圖3.5所示。圖3.5扭矩轉速變送器實物圖3、壓力傳感器測試要求中，吸氣回路壓力傳感器的測量范圍在0.1Mpa~0.44Mpa，排氣回路壓力傳感器的測量范圍在1.27Mpa~2.65Mpa。因此吸氣回路壓力傳感器選擇工作壓力范圍在0~2Mpa，吸氣回路壓力傳感器選擇工作壓力范圍在0~4.6Mpa。電源電壓為DC(5+0.25)V；輸出電壓為DC（0.5~3.5)V；綜合精度為+2.0%FS(-30°C~85°C)，在DC5V下；工作環(huán)境溫度為-30°C~80°C；流體溫度為-30°C~120°C；接線方法:Vcc-紅色；Vout-白色；GND-黑色。3.3測試環(huán)境搭建3.3.1環(huán)境艙選型針對空調(diào)的工作情況，分別為壓縮機本體，冷凝器，蒸發(fā)器搭建三個獨立的實驗環(huán)境艙，并設置相應的傳感器和控制器，來監(jiān)控壓縮機的工作情況。壓縮機體積較小，其環(huán)境艙可用0.6m3的高低溫箱來實現(xiàn)；冷凝器、蒸發(fā)器要模擬實際工作環(huán)境，所以需要選用2個空間為5m3的環(huán)境艙，環(huán)境艙的溫度控制采用工業(yè)空調(diào)加電輔熱的形式。不采用家用空調(diào)的原因是價格偏貴，且制冷量達不到要求。圖3.6工業(yè)空調(diào)實物圖為了降低設備成本，可將制冷系統(tǒng)和制熱系統(tǒng)進行分開控制。因為要求的溫度變化范圍不大，在-19.5℃~100℃之間。因此冷凝部分采用成熟的工業(yè)智能空調(diào)，升溫部分采用加熱器。3.3.2智能儀表的選型對三個環(huán)境艙的溫濕度和管路中的壓力控制，均采用智能儀表進行調(diào)節(jié)，以簡化設備構成中對溫箱控制算法的設計。圖3.7山武溫控儀表示意圖選用山武溫控儀表SDC36來控制系統(tǒng)，SDC36為帶面板的調(diào)節(jié)器，其特點如下。1、顯示部大，可視性好；2、實現(xiàn)了±0.1％FS的高精度、采樣周期0.1s；3、輸入種類有熱電偶、熱電阻、電流信號、電壓信號；4、控制輸出種類有繼電器輸出、SSR驅動用電壓脈沖輸出、電流輸出、連續(xù)電壓輸出；5、ON/OFF控制采用固定PID控制；6、在PID控制基礎上，備有Ra-PID(RationalLOOP)及Just-FiTTER兩種算法，控制性優(yōu)越；7、標準配置有計算機編程器端口。用編程器可簡單地設定。在與Modbus的通訊中，可選型號帶RS-485通訊的場合，使用客戶制作的程序，可以與計算機或者PLC等上位機器通訊；如要進行Modbus通訊，必須進行以下設定。圖3.8Modbus通訊設置制冷量大小由風扇風量決定，制熱量由溫控儀表決定。制冷數(shù)據(jù)由溫度變送器經(jīng)Modbus總線送到組態(tài)，加熱數(shù)據(jù)由山武數(shù)字調(diào)節(jié)器經(jīng)Modbus總線送到組態(tài)，其中冷凝艙電氣原理圖如下圖3.9所示。圖3.9冷凝艙電氣圖3.4系統(tǒng)網(wǎng)絡設計本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸采用常用的工業(yè)總線，如以RS-485為基礎的Modbus協(xié)議。485在工業(yè)網(wǎng)絡中應用廣泛，通訊可靠性高，Modbus協(xié)議簡單，在前期的選型中刻意選擇有Modbus通訊協(xié)議功能的元件，所以本系統(tǒng)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)格式采用Modbus協(xié)議，物理層采用485通訊網(wǎng)絡。市面上絕大部分工控設備以及相關儀表都支持Modbus協(xié)議，且支持范圍廣泛，因此采用這種架構比較合適。系統(tǒng)網(wǎng)絡連接如下圖3.10所示。圖3.10系統(tǒng)網(wǎng)絡連接圖3.5系統(tǒng)電源配置本測試實驗臺的總體供電為三相四線制的380V市電網(wǎng)絡，在設備使用過程中，基于傳感器及相關控制部件對電源的需求，除了為系統(tǒng)配置工業(yè)上常用的24V電源外，還配備有12V，15V電源。考慮到設備在以后使用過程中的兼容性，設備為電驅動空調(diào)泵增加一路程控電源，程控電源為0~32V，500W。系統(tǒng)電源配置電氣圖如下圖3.11所示。圖3.11系統(tǒng)電源配置電氣圖

第四章系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計分為兩部分：PLC的執(zhí)行控制以及基于組態(tài)的系統(tǒng)監(jiān)控程序。因為本系統(tǒng)在設備組成中大量采用智能儀表，使得系統(tǒng)中需要額外控制的部分僅為各個設備的啟?？刂疲蟠蠛喕薖LC的程序設計工作。組態(tài)軟件在系統(tǒng)中負責實驗臺的測試工況設置、實時數(shù)據(jù)顯示及測試數(shù)據(jù)存儲。4.1組態(tài)系統(tǒng)控制程序設計4.1.1系統(tǒng)設備組建根據(jù)系統(tǒng)硬件組成，接入設備組態(tài)的有西門子S7-200系列PLC、昆侖通態(tài)的工業(yè)平板、交流電機、變頻器H3400A0018K、各類傳感器、電子膨脹閥及山武SCD36數(shù)字調(diào)節(jié)器，根據(jù)需要在設備窗口添加設備，如圖4.1所示：圖4.1添加設備為了使添加進來的設備能夠實現(xiàn)與組態(tài)的數(shù)據(jù)連接，還需要對設備進行屬性設置，以西門子S7-200設備為例，西門子S7-200與組態(tài)之間采用PPI電纜連接，所以選型時選用西門子-S7200PPI，設備地址設為5，其設備屬性設置如圖4.2所示。圖4.2設備屬性設置4.1.2系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫設計組態(tài)的實時數(shù)據(jù)庫用于實現(xiàn)各個部分協(xié)調(diào)動作。本系統(tǒng)中可該數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)項包含兩部分，一種是開關型數(shù)據(jù)，一種是數(shù)值型數(shù)據(jù)。開關型數(shù)據(jù)有測試的控制信號及設備的狀態(tài)信號提供，如設備的啟停控制由啟停測試項來控制啟停的狀態(tài)，反饋由測試啟動=1來反饋；數(shù)值型數(shù)據(jù)主要為系統(tǒng)運行，運行過程中所監(jiān)控的數(shù)據(jù)項，如環(huán)境溫度、冷凝艙溫度、冷凝溫度、排氣溫度、排氣壓力等。部分系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計如下圖4.3所示。圖4.3系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計圖（部分）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中涉及的變量除了添加數(shù)據(jù)項外，在使用中還需要為其配備相關屬性。以扭矩變量為例，扭矩變量在系統(tǒng)中用于記錄了據(jù)傳感器所提供的相關數(shù)據(jù)，將扭矩設置為數(shù)值量輸出，數(shù)據(jù)對齊方式為向中對齊，數(shù)據(jù)顯示格式為整數(shù)位4位，小數(shù)位1位，動畫組態(tài)屬性設置如下圖4.4所示。圖4.4動畫組態(tài)屬性設置其他各項數(shù)據(jù)均需做類似設置。4.1.3系統(tǒng)用戶窗口設計在組態(tài)過程中主要用于設備運行過程中，人際交互，所以凡是需要表述的信息，均需通過用戶窗口的形式進行設置，本系統(tǒng)中測試系統(tǒng)的八種工作模式及系統(tǒng)運行的參數(shù)配置、實時特性曲線顯示、系統(tǒng)故障及報警信息的記錄與查詢等，秩序安排單獨的用戶窗口。本系統(tǒng)的用戶窗口設置如圖4.5所示。圖4.5用戶窗口設置為系統(tǒng)運行設置一個主控窗口，主要用于各系統(tǒng)模式選擇及各數(shù)據(jù)項查看的鏈接，主控窗口設置如圖所示。界面主體為各個工作模式的選擇按鈕，在按鈕下設置各個工作模式介紹的文本顯示區(qū)域，將參數(shù)設置、環(huán)境控制、溫度、壓力等需要查看的實時曲線的窗口鏈接按鈕布置在屏幕右側。圖4.6主控窗口設置下面以模式一為例，進行相關屬性的設置，如圖4.7所示。圖4.7模式一相關屬性設置對模式一的說明：轉速：4500rpm；吸氣壓力：0.28Mpa；排氣壓力：1.5Mpa；吸合次數(shù)：1000次；電壓：12V/24V(以額定電壓為準)。4.1.4系統(tǒng)模式窗口設計模式窗口主要對測試系統(tǒng)的各個工作模式做針對性設置，針對系統(tǒng)實際組態(tài)情況，對系統(tǒng)進行搭建，并且放置相關的數(shù)據(jù)監(jiān)控項。模式畫面的主體為壓縮機系統(tǒng)工作狀況的動畫展示，將系統(tǒng)中被監(jiān)測的相關數(shù)據(jù)項置于實際被檢測物體旁邊，便于直接觀察，一些不便于安置的數(shù)據(jù)項，通過導引箭頭指向被測物體。在數(shù)據(jù)顯示上，采用數(shù)值+圖表的雙重形式更加直觀地對系統(tǒng)的工作狀態(tài)進行實時顯示。模式一的啟動和相關工作參數(shù)置于畫面左側，并在畫面右下角按使用習慣設置主控畫面的返回鏈接。其窗口設置如圖4.8所示。圖4.8模式窗口設計系統(tǒng)中顯示的數(shù)據(jù)對象來源于系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫，同樣以扭矩對象為例，對其進行相關的數(shù)據(jù)對象屬性設置，如圖4.9所示。圖4.9數(shù)據(jù)對象屬性設置4.1.5系統(tǒng)運行設計根據(jù)測試要求，在主控畫面需要設置8種性能測試工況，如圖4.10所示。圖4.108種工況設置4.2PLC程序設計4.2.1系統(tǒng)總體程序流程設計在本系統(tǒng)中，PLC負責各個組件的控制，依據(jù)組態(tài)設置參數(shù)及系統(tǒng)運行模式控制系統(tǒng)中各個部件的運行狀況，PLC需要控制的部件有空調(diào)泵、壓機艙環(huán)境、冷凝艙環(huán)境、蒸發(fā)艙環(huán)境等。系統(tǒng)各個運行參數(shù)來源于組態(tài)。在系統(tǒng)中PLC需對系統(tǒng)初始化等待組態(tài)發(fā)過來的組態(tài)運行條件，依據(jù)運行條件，分別對空調(diào)泵的驅動系統(tǒng)、空調(diào)泵的冷卻情況、壓機艙、冷凝艙、蒸發(fā)艙三個艙的溫度進行相關設置和監(jiān)控。系統(tǒng)總體程序流程如圖4.11所示。圖4.11系統(tǒng)總體程序流程圖4.2.2Modbus通訊協(xié)議設計由于各個部件的數(shù)據(jù)都通過Modbus總線由組態(tài)窗口進行相關設置，所以系統(tǒng)初始化的主要工作就是系統(tǒng)的網(wǎng)絡設置，在本系統(tǒng)中，PLC處于從站地位，Modbus主站設備將地址映射到正確功能，Modbus從站指令支持以下地址：00001至00128是實際輸出，對應于Q0.0--Q15.7；10001至10128是實際輸入，對應于I0.0--I15.7；30001至30032是模擬輸入寄存器，對應于AIW0至AIW62；40001至04XXXX是保持寄存器，對應于V區(qū)。系統(tǒng)初始化的一項主要任務就是對MODBUS總線通訊進行設置，根據(jù)系統(tǒng)功能分配及硬件連接，PLC在本系統(tǒng)中設置為Modbus從站協(xié)議。設置PLC從站地址為5，PLC端口為port0，通訊波特率9600bps、偶檢驗，可以訪問所有的I、Q和Al,允許訪問1000個保持寄存器(2000字節(jié)),起始地址為VB0，具體程序如圖4.12所示。圖4.12Modbus通訊協(xié)議配置4.2.3空調(diào)泵驅動程序設計對變頻器的控制同樣通過Modbus總線進行相關操作。變頻器的Modbus總線地址為2，相關控制指令如下：0000H：正轉停止；0001H：反轉停止；0002H：正轉運行；0003H：反轉運行。對通訊指令也需進行設計，比如系統(tǒng)運行過程中，PLC需對變頻器進行頻率設置，假設當前工況為50.0HZ時，發(fā)送的HEX（十六進制數(shù)值）為3A30313036323030313133383833440D0A。接著進行發(fā)送運行命令設計，如向2000H單元寫02H發(fā)送字符:":010620000002D7"CRLF，發(fā)送字符的HEX為3A30313036323030303030303244370D0A。還需進行發(fā)送停止命令設計，如向2000H單元寫01H發(fā)送字符:":010620000001D8"CRLF，發(fā)送字符的HEX為3A30313036323030303030303144380D0A。對空調(diào)泵驅動程序進行設置，空調(diào)泵的驅動方式分為機械驅動和電驅動，對兩種方式進行選擇后對運行參數(shù)進行異常判斷，如判斷出有異常情況則進入故障處理，如無異常情況，則在運行周期結束后進入待機狀態(tài)，其程序流程圖如圖4.13所示。圖4.13空調(diào)泵驅動程序流程圖

第五章總結與展望本論文以湖北赫爾匯科技有限公司生產(chǎn)的汽車空調(diào)壓縮機為背景，研究了汽車空調(diào)壓縮機耐久性實驗裝置的控制系統(tǒng)工作原理、設計依據(jù)等內(nèi)容，對汽車空調(diào)壓縮機設計相應的耐久性試驗臺控制系統(tǒng)，為企業(yè)監(jiān)測產(chǎn)品質量和產(chǎn)品性能改進提供依據(jù)。在設計初期，我通過查詢空調(diào)壓縮機的車用工作原理、了解其性能檢測過程、分析其系統(tǒng)需求，設計出了合適的測試方案。1、在硬件選型上，首先根據(jù)分析，設計出系統(tǒng)總體結構，確定主控系統(tǒng)以PLC+工業(yè)組態(tài)的形式為主體，接下來對各個硬件設備進行選型及相關電路設計、網(wǎng)絡架構設計等；2、在軟件設計上，主要設計PLC的執(zhí)行控制程序以及基于組態(tài)的系統(tǒng)監(jiān)控程序。在確定系統(tǒng)控制流程后，系統(tǒng)監(jiān)控部分使用與用昆侖通態(tài)的工業(yè)平板匹配的MCGS嵌入版組態(tài)軟件進行設計，主要完成設備組建、實時數(shù)據(jù)庫設計、用戶窗口設計及模式窗口設計等；PLC的執(zhí)行控制部分需要依據(jù)組態(tài)設置參數(shù)及系統(tǒng)運行模式編寫程序來控制系統(tǒng)中各個部件的運行狀況。通過反復驗證，并由用戶的實際使用得出如下結論。1、不同工況的控制實現(xiàn)相互獨立，壓縮機工作系統(tǒng)的吸合脫離時間實現(xiàn)可控，且時長、次數(shù)等參數(shù)可自主定義。壓力、轉矩、轉速、溫度等參數(shù)誤差在設計要求的允差范圍內(nèi)，滿足相關標準要求；2、該實驗裝置具有較高的測試精度，不僅適用于同類汽車空調(diào)壓縮機的產(chǎn)品開發(fā)，還可用于定型產(chǎn)品所要求的連續(xù)耐久和斷續(xù)耐久實驗；3、該實驗裝置長期穩(wěn)定性好且可靠性高，滿足測試要求，具有良好的推廣前景。

結束語經(jīng)歷了兩個多月的辛苦，熬了很多的夜，改了無數(shù)個版本，在大學的最后一段時光里，我終于完成了畢業(yè)設計論文的編寫。答辯結束的那一刻，我的心情很復雜，更多的是對大學生涯結束的惆悵，如夢一場，仿佛前一秒我才進入大學，后一秒大學生活已即將結束。從與老師商議選定論文題目到具體的實現(xiàn)，再到論文的撰寫完成，每一個過程都是痛并快樂著。我會欣喜于階段性的勝利，也會懊惱于自己的專業(yè)知識不夠扎實。這段時間里我最大的感受是學無止境，比如我以為在畢業(yè)之前我不會再學習新的軟件，沒想到畢業(yè)設計時需要學習組態(tài)軟件；比如我一直覺得自己的文檔編寫水平挺好，結果給老師看的論文初稿有很多格式問題。雖然由于能力和時間的關系，畢業(yè)設計仍有很多地方有待改進，但我依然收獲良多。我的大學生涯最后一份答卷已經(jīng)完成，而我也即將離開這個學習及生活了四年的地方，“霜雪不積心頭，群山有人等候”，希望未來的我們都在不同領域發(fā)光發(fā)熱。

參考文獻ShuaihuiSun.Investigationonthemodificationsofthesuctionflowpassageinascrollrefrigerationcompressor[J].AppliedThermalEngineering,2020.RodrigoCoral.DEVELOPMENTOFACOMMITTEEOFARTIFICIALNEURALNETWORKSFORTHEPERFORMANCETESTINGOFCOMPRESSORSFORTHERMALMACHINESINVERYREDUCEDTIMES[J].Metrol.Meas.Syst.,Vol.XXII.2020:79-88.NatthananKeeratiyadathanapat.ExperimentalandTheoreticalInvestigationofaHybridCompressorandEjectorRefrigerationSystemforAutomotiveAirConditioningApplication[J].ChristianeThomas.Modificationofacompressorperformancetestbenchforliquidsluggingobservationinrefrigerationcompressor