空调便携调试仪设计与开发

刘泉洲 张光旭 叶铁英 李玉发

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519000）

前言

近年来，中央空调应用的场合越来越多，例如在大型商场、医院、体育馆、学校以及家庭中得到应用[1]。根据《暖通空调资讯》的统计数据，多联机在九大类中央空调产品的市场占有率方面逐年攀升，由2015年的47 %上升到2016年的50.68 %。多联机需求在逐年增长的同时，由于其系统的复杂性，存在调试步骤繁杂、周期长、故障诱因多、不易定位处理等困难，使得安装调试和售后维修问题越来越突出［2］。

目前，针对多联机安装调试和售后维修的只有个别调试工具，但这些工具操作步奏复杂，只有技术人员才能操作，无法通用。当工程问题售后人员无法解决时，技术开发人员会出差解决，会增长处理周期和增加费用。

现有调试器无法满足实际需要，对多联机而言，为满足扩大多联机市场占有率，提高多联机安装调试和售后维修的效率，急需开发一款面向多联机系统的、功能齐全的调试设备[3]。针对多联机的系统特点和现有设备调试中存在的问题，本文开发并设计了一种便携多联机空调调试器，实验结果和售后人员反馈表明，该便携调试器调试方便、操作简单、数据结果准确。极大提高了调试效率和降低售后维修成本[4,5]。

1 调试器总体方案

1.1 空调多联系统介绍

空调内机系统是面向分布式控制的多节点冷媒系统，系统可分为单冷媒系统和多冷媒系统，一般系统中包含外机、内机和线控器等多个节点［6］。图1是多联机的系统图，室内机通过CAN1网络连接，室外机、集中控制器和网关设备通过CAN2连接。单冷媒系统中，外机数多达4台，内机数多达80台。

1.2 调试器介绍

本文设计便携调试器主要目的是为了节约空调调试和售后维修的成本，从而提高调试和维修效率，所以调试器应该满足以下几种特性：①携带方便；②通电方便；③接入空调系统方便。如图2为调试器接入空调系统框图，调试器直接接入CAN网络中。

图2 调试器接入空调系统框图

2 调试器硬件设计

2.1 硬件组成

在进行微处理器选择时，主要考虑其处理速度、功能扩展性、模块接口是否满足需求。经综合评估，选择了集成度更高、速度更快、成本更低的PIC32MZ系列微处理器进行硬件平台设计。

调试器由电源转换电路、主芯片电路、主晶振电路、软件调试电路、按键复位电路、EMMC电路、背光电路、蜂鸣器电路、彩屏控制电路、CAN通讯电路和USB供电电路组成。其硬件框图如图3所示。

图3 线控器硬件组成框图

2.2 供电方案选择

由于便携调试器需携带方便，采用Micro USB口供电和机组取电相结合的供电方式，既解决了在没有机组情况下的供电问题，又大大降低了产品的成本。如图4为USB供电电路，机组供电直接从机组端口接12 V电给到调试器，调试器上留接12 V电源端口。

图4 USB供电电路图

2.3 数据存储方案选择

数据存储用于储存机组运行的状态数据，当机组出现故障时，可通过分析数据更准确地定位故障点和故障原因，要求满足存储7天的通讯底层数据，数据大小为3.2 GB，产品采用4G EMMC，如图5为EMMC电路图。

图5 EMMC电路图

3 调试器软件功能设计

3.1 故障诊断功能方案

调试器是面向售后维修人员，要求故障诊断功能实时性强、交互体验好。因此，本文采用实时显示故障方案，该方案经过调试器进行逻辑判断后，故障类型通过显示屏显示出来，其逻辑控制框图如图6所示。

图6 故障诊断流程框图

调试器实时侦听CAN总线上的数据，检测是否存在故障，不存在故障返回上一步，存在故障，显示故障类型，并通过显示屏显示出空调故障的处理方案。

3.2 模拟内外机功能方案

多联机工程安装多联机内外机安装不同步，装好的内外机的安装质量就需要调试器模拟内外机功能。模拟外机，在工程调试无外机情况下，调试内机的通讯，开启风机等负载，检查安装质量。模拟内机主要用于排查外机是否通讯正常。

图7 监测数据帧处理流程框图

调试器模拟外机时，通过完全模拟外机的通讯逻辑，还原实际情况控制内机，检查内机运行情况。可实现功能多，包括机组控制、参数设置、参数查询。可灵活控制，内机按正常逻辑运行，模拟过程中能发现内机是否存在问题。

3.3 监测通讯质量

多联机是多节点、模块化的冷媒分配系统，能力的计算、节点的状态完全依赖于可靠的通讯网络，系统通讯网络性能的好坏直接影响了系统的可靠运行。目前，判断网络通讯质量主要通过示波器进行信号分析，但存在以下问题：体积大，携带不方便，室外不便长时间放置；设备主要面向专业研发人员，专业性强，不适合售后人员使用。

通过自动获取网络通讯数据参数、解析、统计通讯错误类型及错误数，实现通讯质量量化、网络质量可视化。

软件使能主芯片CAN控制器的接收中断和各类错误中断，当总线出现错误时，进入中断，解析中断寄存器内容，识别出正确数据帧和总线错误类型，统计正确数据帧和错误数据。当数据帧数量达到一定值时，计算总线错误率。

4 结语

通过开发功能集成的便携式调试器，大大提高了多联机机组的安装调试和售后维修的效率，节省大量的人力、物力[7]。通过对市场占用率较高的多联机产品进行创新改善，解决调试、诊断过程中的难点问题，提高安装、调试人员工作效率及操作便捷性、安全性，满足客户与相关方需求[8]。