空調(diào)便攜調(diào)試儀設(shè)計與開發(fā)

劉泉洲 張光旭 葉鐵英 李玉發(fā)

（珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000）

前言

近年來，中央空調(diào)應(yīng)用的場合越來越多，例如在大型商場、醫(yī)院、體育館、學(xué)校以及家庭中得到應(yīng)用[1]。根據(jù)《暖通空調(diào)資訊》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，多聯(lián)機(jī)在九大類中央空調(diào)產(chǎn)品的市場占有率方面逐年攀升，由2015年的47 %上升到2016年的50.68 %。多聯(lián)機(jī)需求在逐年增長的同時，由于其系統(tǒng)的復(fù)雜性，存在調(diào)試步驟繁雜、周期長、故障誘因多、不易定位處理等困難，使得安裝調(diào)試和售后維修問題越來越突出［2］。

目前，針對多聯(lián)機(jī)安裝調(diào)試和售后維修的只有個別調(diào)試工具，但這些工具操作步奏復(fù)雜，只有技術(shù)人員才能操作，無法通用。當(dāng)工程問題售后人員無法解決時，技術(shù)開發(fā)人員會出差解決，會增長處理周期和增加費(fèi)用。

現(xiàn)有調(diào)試器無法滿足實(shí)際需要，對多聯(lián)機(jī)而言，為滿足擴(kuò)大多聯(lián)機(jī)市場占有率，提高多聯(lián)機(jī)安裝調(diào)試和售后維修的效率，急需開發(fā)一款面向多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的、功能齊全的調(diào)試設(shè)備[3]。針對多聯(lián)機(jī)的系統(tǒng)特點(diǎn)和現(xiàn)有設(shè)備調(diào)試中存在的問題，本文開發(fā)并設(shè)計了一種便攜多聯(lián)機(jī)空調(diào)調(diào)試器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和售后人員反饋表明，該便攜調(diào)試器調(diào)試方便、操作簡單、數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確。極大提高了調(diào)試效率和降低售后維修成本[4,5]。

1 調(diào)試器總體方案

1.1 空調(diào)多聯(lián)系統(tǒng)介紹

空調(diào)內(nèi)機(jī)系統(tǒng)是面向分布式控制的多節(jié)點(diǎn)冷媒系統(tǒng)，系統(tǒng)可分為單冷媒系統(tǒng)和多冷媒系統(tǒng)，一般系統(tǒng)中包含外機(jī)、內(nèi)機(jī)和線控器等多個節(jié)點(diǎn)［6］。圖1是多聯(lián)機(jī)的系統(tǒng)圖，室內(nèi)機(jī)通過CAN1網(wǎng)絡(luò)連接，室外機(jī)、集中控制器和網(wǎng)關(guān)設(shè)備通過CAN2連接。單冷媒系統(tǒng)中，外機(jī)數(shù)多達(dá)4臺，內(nèi)機(jī)數(shù)多達(dá)80臺。

1.2 調(diào)試器介紹

本文設(shè)計便攜調(diào)試器主要目的是為了節(jié)約空調(diào)調(diào)試和售后維修的成本，從而提高調(diào)試和維修效率，所以調(diào)試器應(yīng)該滿足以下幾種特性：①攜帶方便；②通電方便；③接入空調(diào)系統(tǒng)方便。如圖2為調(diào)試器接入空調(diào)系統(tǒng)框圖，調(diào)試器直接接入CAN網(wǎng)絡(luò)中。

圖2 調(diào)試器接入空調(diào)系統(tǒng)框圖

2 調(diào)試器硬件設(shè)計

2.1 硬件組成

在進(jìn)行微處理器選擇時，主要考慮其處理速度、功能擴(kuò)展性、模塊接口是否滿足需求。經(jīng)綜合評估，選擇了集成度更高、速度更快、成本更低的PIC32MZ系列微處理器進(jìn)行硬件平臺設(shè)計。

調(diào)試器由電源轉(zhuǎn)換電路、主芯片電路、主晶振電路、軟件調(diào)試電路、按鍵復(fù)位電路、EMMC電路、背光電路、蜂鳴器電路、彩屏控制電路、CAN通訊電路和USB供電電路組成。其硬件框圖如圖3所示。

圖3 線控器硬件組成框圖

2.2 供電方案選擇

由于便攜調(diào)試器需攜帶方便，采用Micro USB口供電和機(jī)組取電相結(jié)合的供電方式，既解決了在沒有機(jī)組情況下的供電問題，又大大降低了產(chǎn)品的成本。如圖4為USB供電電路，機(jī)組供電直接從機(jī)組端口接12 V電給到調(diào)試器，調(diào)試器上留接12 V電源端口。

圖4 USB供電電路圖

2.3 數(shù)據(jù)存儲方案選擇

數(shù)據(jù)存儲用于儲存機(jī)組運(yùn)行的狀態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時，可通過分析數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地定位故障點(diǎn)和故障原因，要求滿足存儲7天的通訊底層數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)大小為3.2 GB，產(chǎn)品采用4G EMMC，如圖5為EMMC電路圖。

圖5 EMMC電路圖

3 調(diào)試器軟件功能設(shè)計

3.1 故障診斷功能方案

調(diào)試器是面向售后維修人員，要求故障診斷功能實(shí)時性強(qiáng)、交互體驗(yàn)好。因此，本文采用實(shí)時顯示故障方案，該方案經(jīng)過調(diào)試器進(jìn)行邏輯判斷后，故障類型通過顯示屏顯示出來，其邏輯控制框圖如圖6所示。

圖6 故障診斷流程框圖

調(diào)試器實(shí)時偵聽CAN總線上的數(shù)據(jù)，檢測是否存在故障，不存在故障返回上一步，存在故障，顯示故障類型，并通過顯示屏顯示出空調(diào)故障的處理方案。

3.2 模擬內(nèi)外機(jī)功能方案

多聯(lián)機(jī)工程安裝多聯(lián)機(jī)內(nèi)外機(jī)安裝不同步，裝好的內(nèi)外機(jī)的安裝質(zhì)量就需要調(diào)試器模擬內(nèi)外機(jī)功能。模擬外機(jī)，在工程調(diào)試無外機(jī)情況下，調(diào)試內(nèi)機(jī)的通訊，開啟風(fēng)機(jī)等負(fù)載，檢查安裝質(zhì)量。模擬內(nèi)機(jī)主要用于排查外機(jī)是否通訊正常。

圖7 監(jiān)測數(shù)據(jù)幀處理流程框圖

調(diào)試器模擬外機(jī)時，通過完全模擬外機(jī)的通訊邏輯，還原實(shí)際情況控制內(nèi)機(jī)，檢查內(nèi)機(jī)運(yùn)行情況。可實(shí)現(xiàn)功能多，包括機(jī)組控制、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)查詢。可靈活控制，內(nèi)機(jī)按正常邏輯運(yùn)行，模擬過程中能發(fā)現(xiàn)內(nèi)機(jī)是否存在問題。

3.3 監(jiān)測通訊質(zhì)量

多聯(lián)機(jī)是多節(jié)點(diǎn)、模塊化的冷媒分配系統(tǒng)，能力的計算、節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)完全依賴于可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)性能的好壞直接影響了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。目前，判斷網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量主要通過示波器進(jìn)行信號分析，但存在以下問題：體積大，攜帶不方便，室外不便長時間放置；設(shè)備主要面向?qū)I(yè)研發(fā)人員，專業(yè)性強(qiáng)，不適合售后人員使用。

通過自動獲取網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)參數(shù)、解析、統(tǒng)計通訊錯誤類型及錯誤數(shù)，實(shí)現(xiàn)通訊質(zhì)量量化、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可視化。

軟件使能主芯片CAN控制器的接收中斷和各類錯誤中斷，當(dāng)總線出現(xiàn)錯誤時，進(jìn)入中斷，解析中斷寄存器內(nèi)容，識別出正確數(shù)據(jù)幀和總線錯誤類型，統(tǒng)計正確數(shù)據(jù)幀和錯誤數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)幀數(shù)量達(dá)到一定值時，計算總線錯誤率。

4 結(jié)語

通過開發(fā)功能集成的便攜式調(diào)試器，大大提高了多聯(lián)機(jī)機(jī)組的安裝調(diào)試和售后維修的效率，節(jié)省大量的人力、物力[7]。通過對市場占用率較高的多聯(lián)機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新改善，解決調(diào)試、診斷過程中的難點(diǎn)問題，提高安裝、調(diào)試人員工作效率及操作便捷性、安全性，滿足客戶與相關(guān)方需求[8]。