電冰箱及其部件自動(dòng)檢測線設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

電冰箱及其部件的在線自動(dòng)檢測項(xiàng)目包括：

(1)冷凍室與冷藏室制冷特性曲線；

(2)蒸發(fā)器與毛細(xì)管等管路器件的管路特性參數(shù)與泄漏特性；

(3)各類電氣部件電氣性能參數(shù)；

(4)產(chǎn)品完整的識(shí)別信息等等。

利用管路泄漏特性的最新理論研究成果及以一線總線技術(shù)為特征的新型數(shù)字式溫度傳感器，配以技術(shù)成熟的分布式計(jì)算機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng)，使電冰箱及其部件自動(dòng)檢測生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，工程實(shí)施和系統(tǒng)的運(yùn)行，在投資，施工，運(yùn)行操作和可靠性等方面顯示出明顯的優(yōu)勢。

1 系統(tǒng)組成

1．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由上位機(jī)(PC-586)，下位機(jī)(包括基于單片機(jī)的分布式溫度采集模塊、冰箱電器性能參數(shù)測試模塊、冰箱管路特性和泄漏特性檢測模塊)以及測試管理軟件組成，如圖1所示。系統(tǒng)上位機(jī)通過RS485串行總線與下位機(jī)通訊，分布式溫度采集模塊通過一線式數(shù)據(jù)總線連接到分布在各個(gè)冰箱中的數(shù)字式溫度傳感器DSl8B20，完成在線冰箱制冷特性曲線的數(shù)據(jù)采集與處理。

1．2 自動(dòng)檢測線工位介紹

實(shí)際的電冰箱檢測線有條形碼讀人工位；冰箱管路特性和泄漏特性測試工位；冰箱電氣性能參數(shù)測試工位；以及6條制冷特性檢測線(每條制冷特性檢測線有25臺(tái)冰箱工位，每個(gè)工位有2個(gè)數(shù)字式溫度傳感器)，如圖2所示。

待裝配的冰箱首先經(jīng)過條形碼讀入工位，由條形碼讀入器讀入產(chǎn)品識(shí)別信息；此后在冰箱管路特性和泄漏特性工位上，以AT89C52單片機(jī)為核心元件，包括電磁閥、測溫鉑電阻、流量變送器、壓力變送器和氣動(dòng)執(zhí)行單元等外圍器件，構(gòu)成冰箱蒸發(fā)器(包括毛細(xì)管)綜合測試臺(tái)。通過對(duì)流經(jīng)蒸發(fā)器的氣體溫度，壓力，流量的自動(dòng)檢測，獲取實(shí)測數(shù)據(jù)，判斷蒸發(fā)器是否合格；接著在冰箱電氣性能參數(shù)測試工位上，同樣以AT89C52單片機(jī)為下位機(jī)，由電子開關(guān)和微繼電器構(gòu)成電氣部件性能測試臺(tái)，可對(duì)電冰箱中的全套電氣配件(包括壓縮機(jī)、電磁閥、風(fēng)扇、門燈、感溫器等14個(gè)電氣配件)的短路、斷路和絕緣缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢測。若以上檢測全部合格，冰箱方可完成總裝，再由上位機(jī)根據(jù)其條形碼中所含的冰箱型號(hào)信息，向PLC發(fā)出指令，由PLC控制傳送板鏈將冰箱送到某一制冷特性測試工位，人工將數(shù)字式溫度傳感器放人冷凍室和冷藏室后，進(jìn)行制冷特性參數(shù)采集。

2 由DSl8B20和單片機(jī)組成的多點(diǎn)測溫系統(tǒng)

2．1 系統(tǒng)特性

DSl8B20是美國DALLAS公司近年來推出的數(shù)字式溫度傳感器，其器件的管芯內(nèi)集成了溫敏元件，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片、存儲(chǔ)器芯片和計(jì)算機(jī)接口芯片等多種功能模塊。于是器件可直接輸出二進(jìn)制的溫敏信號(hào)，并通過串行輸出與單片機(jī)通訊。他的外部只有3根引腳，其中VDD和GND為電源，另一根DO引腳則用作總線(Data In／Out)，稱為一線式數(shù)據(jù)總線，與微處理器接口時(shí)僅需占用一個(gè)I／O端口；器件的測溫范圍一55～+125℃；測溫精度0．5℃；通過編程預(yù)設(shè)的方法，可直接將溫度轉(zhuǎn)換成9～12位二進(jìn)制數(shù)串行輸出；最大測溫轉(zhuǎn)換時(shí)間僅需750ms。這種新型的數(shù)字溫度傳感器出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的測溫接口電路引起了一場變革，并帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。[!--empirenews.page--]

2．2 硬件配置

系統(tǒng)硬件由89C2051單片機(jī)和少量外圍器件組成，如圖3所示。由于DSl8B20采用獨(dú)特的一線總線接口，一個(gè)一線接口上可以掛有多個(gè)DSl8B20器件，而每一個(gè)器件含有一個(gè)惟一的64b串行碼，通過識(shí)別該碼可以區(qū)分不同的傳感器。主機(jī)通過識(shí)別串行碼選擇傳感器，對(duì)其進(jìn)行讀、寫、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、設(shè)置報(bào)警閥值等操作。同時(shí)在器件內(nèi)有9 B的RAM和3 B的E2PROM，可對(duì)傳感器的工作方式進(jìn)行設(shè)置并用來存儲(chǔ)檢測到的溫度，供單片機(jī)讀出。芯片MAX813提供下位機(jī)的監(jiān)控功能，上電、掉電和電網(wǎng)電壓過低時(shí)都會(huì)輸出復(fù)位信號(hào)，同時(shí)他還能跟蹤1．6s的定時(shí)信號(hào)，為軟件提供Watchdog保護(hù)。MAXl483實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS485電子之間的轉(zhuǎn)換。

3 參數(shù)測試軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)(89C2051)采集溫度傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的預(yù)處理后通過RS485串行總線口將數(shù)據(jù)送給上位PC機(jī)。在PC機(jī)上運(yùn)行用微軟Visual Basic 6．0開發(fā)的Windows環(huán)境下檢測軟件，接受串行口傳來的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理結(jié)果以圖形的形式打印輸出。上位機(jī)程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：

(1)SCOMM通訊控件對(duì)串行口的設(shè)置

通訊協(xié)議為：波特率9 600，偶校驗(yàn)，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位。由上位機(jī)發(fā)送開始測試命令，下位機(jī)接收到命令后，每隔1rain向上位機(jī)發(fā)送檢測到的數(shù)據(jù)。上位機(jī)循環(huán)接收并處理和顯示數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)據(jù)顯示

數(shù)據(jù)顯示采用VB 6．0中的MSFLex Grid控件，將該控件的行和列定義成數(shù)組的形式，從而將下位機(jī)發(fā)送來的各工位上電冰箱冷凍室和冷藏室的溫度數(shù)據(jù)，冰箱壓縮機(jī)開停機(jī)次數(shù)顯示出來，如圖4所示。

(3)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)主要由參數(shù)數(shù)據(jù)庫、溫度采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫兩部分組成。其系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。參數(shù)數(shù)據(jù)庫包括系統(tǒng)參數(shù)、用戶自定義參數(shù)、傳感器校準(zhǔn)參數(shù)、電冰箱型號(hào)列表及標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)等。溫度采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)庫記錄了每臺(tái)被測冰箱的型號(hào)、檢測日期、檢測時(shí)間、各時(shí)刻溫度、開停機(jī)次數(shù)等。系統(tǒng)開始時(shí)從參數(shù)數(shù)據(jù)庫中讀人設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)行初始化，而且在用戶修改參數(shù)時(shí)可以隨時(shí)更新系統(tǒng)并保存。進(jìn)行檢測前，系統(tǒng)建立以日期、線號(hào)、工位號(hào)及序號(hào)為名稱的新數(shù)據(jù)表，為本次檢測數(shù)據(jù)保存做好準(zhǔn)備。每一臺(tái)被檢測的冰箱都有惟一的編號(hào)，在數(shù)據(jù)檢索界面里可以查看任意一臺(tái)冰箱的檢測曲線。數(shù)據(jù)檢索方式靈活，既能以編號(hào)定向搜索，亦可通過各要素查看一批冰箱的數(shù)據(jù)。如查看某天某一型號(hào)的檢測結(jié)果，只要在檢索界面輸入日期、型號(hào)，表格會(huì)立即顯示符合條件的冰箱各項(xiàng)數(shù)據(jù)，當(dāng)前被選中的冰箱制冷曲線在界面下方的作圖區(qū)域里顯示出來。

軟件設(shè)計(jì)上采用清晰模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量地建立功能函數(shù)和通用過程，使結(jié)構(gòu)簡明，接口方便。這樣既避免了大量的代碼重復(fù)，有利于軟件調(diào)試，提高了編程效率，同時(shí)還為軟件開發(fā)及數(shù)據(jù)庫維護(hù)提供了方便。

4 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況

上述分布式冰箱制冷性能參數(shù)采樣與處理系統(tǒng)于2001年底在某大型電冰箱生產(chǎn)企業(yè)投入應(yīng)用?，F(xiàn)場150臺(tái)冰箱壓縮機(jī)隨機(jī)啟動(dòng)／停止，存在著嚴(yán)重的電磁干擾，由于使用了數(shù)字式溫度傳感器和合理的現(xiàn)場總線技術(shù)，加上在下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用完善的軟／硬件抗干擾措施，使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。經(jīng)過一年多的實(shí)際運(yùn)行，證明該系統(tǒng)具有投資少、安裝施工方便、維護(hù)工作量小、測溫精度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的模擬巡回采集系統(tǒng)，該企業(yè)已決策于近期將測溫工位擴(kuò)大一倍?？梢姳鞠到y(tǒng)的實(shí)效，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。