1、空调控制系统论文控制系统设计论文在线式空调压缩机抽吸性能监测控制系统研究摘要:汽车空调压缩机是空调系统的核心部件。随着人们对汽车舒适性的要求越来越高,各种新式空调系统不断出现,这也推动了空调压缩机制造技术的不断进步。在生产空调压缩机流水线上如何有效控制和检测压缩机的各项参数以保证生产效率和产品质量就显得至关重要;本文介绍在线模式下如何控制各个测试动作和自动测试压缩机在各运行状态下的吸气压力、排气压力,同时测试压缩机的主轴旋转速度与扭矩.目前流水线上对压缩机抽吸性能的监控只有日韩等少数几个国家进行研制,本系统的实现突破了上述国家在该技术上的垄断,更是一次有益的探索. 关键词:空调压缩机抽吸性能吸
2、气压力排气压力旋转速度扭矩 1 抽吸性能监控系统介绍 图 1 抽吸测试过程原理图 图 1 是本文所述的抽吸过程原理图,整个流程的主要步骤如下: 当随行板随线体运行到工位时,阻挡汽缸首先将其挡住,判断工位上是否有压缩机, 如果随行板上没有放压缩机,则放行,处理下一块随行板。 如果有压缩机,顶升机构将随行板顶升到位。 下降机构下降将工位上的压缩机压紧,侧压汽缸动作,将压缩机的吸排气口堵紧。 设备自动检测压缩机的吸排气压力、扭矩、转速参数(抽吸过程测试)。 如果检测不合格,则报警,通知操作人员处理。 如果检测合格,侧压汽缸退回原处,压缩机上部的下降机构也退回原处,顶升机构下降,随行板归回,放行。 在
3、压缩机出现检测不合格时,必须有操作人员将有问题的压缩机放入NGBOX 内,关好门,设备上的复位键才能起作用。 在此过程中必须特别关注以下几个问题: 为保证系统的安全性,在每个动作之前,必须确认上一步的动作已经正确的执行;在系统运行的任何时刻,每个错误的反馈信号和动作都必须立即执行错误处理模块,并进行相应的提示. 为提供生产效率,保证系统在有效的时间段内完成整个流程,必须精确控制时间; 为了便于系统的检修,必须考虑在手动方式下对每个元气件进行调试; 为了方便对缺陷产品进行分析,必须建立数据库,进行有效的数据决策分析. 为了方便未来的数据查询,通过条形码识别系统对每个产品数据参数进行保存. 本文所
4、述的监控系统即是为解决以上问题而设计的。 2 监控系统的组成及其功能 2.1 系统由以下几个部分组成: (1)信号采集; (2)动作控制; (3)数据处理; 2.1 系统的各个部分的主要功能如下: (1)信号采集:主要包括模拟量和开关量两大类 模拟量信号包括吸气压力、排气压力、速度、扭矩等参数信号,通过 PCI板卡采集, 条形码参数通过 RS232 通讯采集数据; 开关量信号包括各个位置的磁性开关位置反馈信号,通过 PLC 来采集信号。(2)动作控制:通过 PLC 输出控制继电器来驱动气动气缸的电磁阀,最终控制各个机械动作。 (3)数据处理:将采集的传感器数据进行转换计算后得到实际数据,对数据
5、进行合格判断,保存、查询、删除;用曲线显示分析采样数据;可增加新型号,设置不同的动作来适应未来新出产品测试的实际需求。 3 监控系统的设计与实现 系统上位机软件采用 MicrosoftVisualstudio6.0;数据库采用MicrosoftSQLServer2000;采集板卡采用研华 PCI1716,上位机通过板卡提供的DLL 访问数据;PLC 采用西门子 S7200,上位机与 PLC 通讯采用自由端口模式,通讯协议由自己定义,与 PLC 握手通讯时间为 100ms,保证系统动作的实时性与流水线节拍时间;手动控制与数据复视单元采用触摸屏,触摸屏与 PLC 之间通过MODBUSRTU 通讯。
6、 3.1 上位机软件 软件分为两种模式:手动方式和自动方式 3.1.1 手动方式(将复示电控箱上的旋转开关置在”MANU”位置) 打开“测试”-“运行”,在“MANU”状态下可对系统的参数进行修改 .基准值 基准值是一个标准正常压缩机所拥有的参数值,在测量其他压缩机时,参数调整都以这个值为标准。压缩机的型号不一样,对应的参数也不一样 .上下限值 上下值是压缩机所拥有的参数值的正常范围,在测量压缩机时,测量值在这个范围内则认为是合格的(ACCEPT),反之为不合格(REJECT)。压缩机的型号不一样,对应的参数也不一样 .冲程设置 图 2 全冲程测试条件编辑图 根据对压缩机测试的实际工艺要求,分
7、为 6 个测试冲程,针对不同冲程对压缩机气管路的电磁阀和和旋转速度进行设置,以达到测试的目的.可根据不同的型号灵活设置各个冲程中的动作,还可以设置是否该冲程被执行,在自动情况下,根据设置这 6 个冲程连续被执行. 分为如下 6 个冲程: A.启动测试条件编辑 B.全冲程测试条件编辑 C.零冲程测试条件编辑 D.全冲程无载荷测试条件编辑 E.抽吸冲程测试条件编辑 F.结束测试条件编辑 .系统参数修正 修正有两个方式: 测量点参数的修正,传感器在初始时首先被标定修正,但随着温度,湿度等影响,会出现零漂和温漂现象,故在特定时间内要通过该功能对传感器进行重新标定.保证系统数据的精确. 冲程参数的修正,
8、每个冲程中,根据工艺要求不一样,需要对某个特定的数据进行固定偏移量的加减,以使达到工艺要求. .数据维护管理 主要有两个功能: 可无限制的增加压缩机的型号,根据型号设置参数,对型号进行管理。 可根据时间,条形码查询每个工件的参数数据,且可以导出为 EXCEL 表格或ACCESS 数据库格 以便进行数据分析。删除不需要的记录数据. .元气件单动 在复示箱上通过触摸不同的功能按钮,分别执行相应的功能. 可分别控制电机转速、吸排气电磁阀、气缸动作、冲程动作、手动放行动作、 开关 NGBOX 门. 图 3 触摸屏单动控制图 手动执行后,若电磁阀对应的动作到位后,还可以指示相应的状态信号. 3.1.2
9、自动方式(旋转开关置在”AUTO”位置) 自动方式下有数据有两种显示方式,一种是数据表格形式,另一种是实时曲线形式. 自动方式下软件部分的流程图见下; 图 4 软件系统流程图 执行机构动作的流程如本文开头监控系统介绍中所述,完整的一个流程固然是我们要关心的,但是在以人为本,安全第一的要求下,必须保证好执行过程中安全和故障处理部分的高效运行,为此专门设置了一个故障处理模块,这个模块的功能如下: 当手或者其它物体进入工作区时通过光电检测设备给予信号立即进行进入危险区域报警 当电磁阀的执行动作超过设定的时间,立即停止所有后续动作的执行,并进行气管路故障报警 当电机过扭矩的报警,为了保护电机和压缩机发
10、生意外,立即停止所有后续动作的执行,并进行电机故障报警 当无法通过检测器件检测但人工可观察的报警发生时,按下紧急停止,切断控制电源,并进行应急停止报警 数据测试不合格报警 上述报警恢复正常后必须通过复位按钮复位,让所有动作回到原点,才能进行下一步的动作. 3.2 底层 PLC 软件 PLC 具有稳定可靠,结构紧凑,指令功能强大的特点,通过 STEP7-MICROWIN软件的梯形图方式,将通过通讯过来的计算机控制命令和触摸屏控制命令转化为 PLC 上的物理输出;由于电磁阀的驱动电流比较大,所以采用 PLC 控制继电器线圈,再由继电器触点驱动电磁阀来控制系统中的各个机械动作. 利用 PLC 上的开
11、关量输入通道读取气缸的动作位置信号(通过磁性开关),再由通讯方式传输给计算机.并同时通过通讯将数据传送给触摸屏. 4 结语 本系统于 2007 年 10 月开始研制,2008 年 1 月完成安装调试工作,并投入使用。在使用过程中大大的提高了生产效率和产量,并且由于设置灵活等特点,给系统的维护和新产品的研发提供了有益的帮助;给产品提供了可靠的数据方便了管理人员对质量进行了有效的分析. 鸣谢:上海迈领自控科技发展有限公司的马德良教授和上海三电贝洱汽车空调有限公司的马文亮高工在撰写本文中提出很多宝贵意见,在此深表谢意。 参考文献: 1蔡行健,黄文钰,李娟主编,西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团编.深入浅出西门子 S7-200PLC(第 3 版)M.北京:北京航空航天大学出版社,2007:205. 2王栋.VisualBasic 程序开发实例教程(含盘)M.北京:清华大学出版社,2006:409. 3王若平.汽车空调M.北京:机械工业出版社,2007:237.
