基于GPIB通信的大冷量风冷冷水机组性能测试系统设计

　　1 引言

　　近年来，风冷冷水机组由于其结构紧凑、系统简单、制造简易、前提投资小、便于安装以及模块化自动化程度高等优点，在空调系统中得到越来越多的应 用。然而由于风冷冷水机组冷凝器空气侧的存在，使得该型式的冷水机组性能测试变得复杂、难控制、不易操作。本文涉及到的500RT风冷冷水机组性能测试， 需同时符合国标GB/T18430.1-2007 和美国空调、供热及制冷工业协会AHRI551/591认证标准，所以在整个性能测试过程中需要检测、采集的参数增多，整个采集系统更加庞大、复杂，而软 件采集系统的稳定性直接影响到性能测试的精度与可靠性。此采集软件的设计难度大。目前常用的软件环境主要有VB、Delphi 以及 LabVIEW 等[1]，本系统在设计时采用事件驱动编程语言Visual Basic 作为开发平台，用户通过不同驱动事件的设计将实验系统稳态判定、信号采集、分析与处理等多种功能集为一体。采集系统中，各二次仪表之间通过通用接口总线 GPIB 数据线组成星型连接相互通信。相较于传统的RS232、RS485 串口连接通讯，这种通讯方式的突出特点是可以用一台计算机，通过GPIB 控制卡实现多台采集仪器的听、讲、控功能，组成完整的仪器系统，同时具有更高的信号传输速率，使测试系统变得快捷、简便、精确和高效，具有很重要的现实意 义。

　　2 实验系统组成

　　风冷冷水机组性能测试试验装置系统结构如图1所示，由多功能试验台、实验室空调系统、冷水机组、被测机系统、载冷剂系统以及检测报警系统组成。 以上各个系统相对独立，各个设备之间通过管路系统进行连接。数据采集系统在其中扮演了一个重要角色，它是控制系统、被测机系统以及实验室空调系统相联系的 一个桥梁，通过从数据采集系统获得信息才能指导试验人员进行一系列试验的操作。

　　3 测试系统组成

　　3.1 采集系统硬件组成

　　测试系统硬件主要由计算机主机、各类外部传感器和工业自动化仪表组成。其中传感器作为获取信息的手段，是实现测试和控制的首要环节，传感器精度 以及传感器和被测量物件的接触情况，与系统测量数据的精度高低密切相关[3]，测试系统中所用传感器足够高精度。图2为本系统采集系统框图。

　　如图2所示，本测试软件系统所需测量物理参数包括温度、流量、压力和电功率等。温度信号采用铂电阻与热电偶进行采集，其中被测机进出水温度采用 双温度传感器测量，通过前后两支传感器的互相校核提高测试精确度。对于实验室空气侧湿球温度的测量，由于0℃ 以下工况干湿球温度计灵敏度漂移的存在[3]，测试系统备用了一套温湿度变送器，在不同工况时，操作人员通过测试软件选用不同的测量用传感器，消除漂移、 提高精度。此外，软件还能根据被测冷水机组消耗电功率大小，自动切换大小互感器达到安全稳定测试的目的。以上所涉及的模拟量均转换成420mA 的信号输出给Agilent 数据采集仪[4]，同时其他所有被测电参数直接被WT230 数字功率仪所采集。鉴于测试采集系统中多台二次仪表的存在，为了减少通讯接口的数目、降低通讯方式的复杂程度，最主要是提高通讯速率，我们在各种类二次仪 表间采用遵循IEEE488 通讯协议的GPIB 接口通信。各台仪器之间利用GPIB 数据线连接成一个独立封闭的采集系统，汇总的采集信号通过一个GPIB-USB接口依靠研制的数据采集软件传输至电脑，并转换为实验过程中所需要检测的数 据。表1为数据采集系统所选用传感器配置。