电热水器自动测试系统设计与实现

论文摘要

热水器是我国近年来产量增长最快的家电产品之一,其质量好坏关系到广大用户的切身利益。热水器出厂前必须经过严格的电气安全、节能、老化试验等,以保证各项参数指标符合国内外有关标准要求,如果沿用传统的人工逐项测试或部分自动测试,不仅工作量大、周期长、效率低,而且常常会因为引入人为因素而影响测量的准确性。目前国内热水器市场潜力巨大、需求旺盛、竞争激烈,而很多热水器生产企业尚未建立相应的产品自动测试系统。自动测试系统能够在较少人工干预的情况下,根据相关标准完成产品测试,测试过程具有很高的自动化和准确性,能够大大降低人工劳动强度,减少人为的误差,保证检测结果的公平性和正确性。本文首先对国内三种主要类型的热水器产品进行了简要介绍和优缺点比较,对自动测试系统的发展、现状及组成等进行了概述,然后结合用户需求和储水式电热水器国家标准,构建了储水式电热水器测试方案和系统结构,选用相应的工业测试仪器进行数据采集和设备控制,基于通用家电产品测试软件开发平台设计实现了电热水器自动测试系统。电热水器自动测试系统是基于当前热水器参数测试的现状,根据国家标准中对电热水器各项性能指标测试的规定,采用流行的RS-485、GPIB通信接口标准和FX系列PLC（可编程控制器）和计算机无协议通讯等技术设计实现的,实现了对多种型号电热水器多参数的自动测试和综合管理,进而保证电热水器的“零缺陷生产”,具有很大的经济效益和实用价值。根据自动测试系统的需求分析和体系结构,本文对自动测试系统的环境控制模块、数据采集模块、传输通讯模块和性能测试模块进行了详细设计与研究。环境控制模块采用FX系列PLC和计算机无协议通讯。数据采集与传输通讯模块主要考虑了RS-485和GPIB这两种通信接口标准,通过分析两者之间的通信原理和技术,并根据其工业特性以及和计算机数据通信编程技术,对其性能和应用条件进行了分析比较。性能测试模块可划分为多个子模块分别实现,并可将其思想方法推广到太阳能热水器辅助电加热等其它类型热水器和其它节能安全新技术的性能测试与计算。为了提高系统的自动测试处理能力,以便进行当机后的数据恢复和历史数据查询,系统还需要进行数据库编程。对于一个自动测试系统来说,误差是不可避免的。本文对自动测试系统进行了误差分析,找出各种误差的产生环节,并针对三种类型的误差提出相应的修正与处理方法,从而增强了数据采集的准确性和正确性。之后对将通用家电产品测试软件开发平台进一步推广改进为基于C/S、B/S混合模式的网络化测控系统的可能性和相关技术问题进行了初步研究。本文最后对电热水器自动测试系统的研究与实现进行了总结,并对新一代自动测试系统和网络化测控系统的发展前景进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 家用热水器产品分类及比较
• 1.1 燃气热水器
• 1.1.1 快速式燃气热水器
• 1.1.2 壁挂两用炉
• 1.2 电热水器
• 1.2.1 即热式电热水器
• 1.2.2 储水式（容积式）电热水器
• 1.3 太阳能热水器
• 2 自动测试系统概述
• 2.1 自动测试系统的发展及现状
• 2.2 一般自动测试系统的组成
• 2.3 数据通讯标准
• 2.3.1 GPIB 总线标准
• 2.3.2 R5232/R5485 标准
• 3 电热水器自动测试系统需求分析
• 3.1 储水式电热器国家标准GB/T 20289-2006[18]
• 3.2 相关术语及符号
• 3.2.1 术语
• 3.2.2 符号
• 3.3 性能要求
• 3.4 试验方法
• 3.4.1 试验用的仪器仪表
• 3.4.2 试验条件
• 3.4.3 水温测试方法
• 3.4.4 温度设定
• 3.4.5 额定容量测试方法
• 3.4.6 加热效率测试方法
• 3.4.7 24 h 固有能耗测试方法
• 3.4.8 热水输出率测试方法
• 3.4.9 刻度误差校验测试方法
• 3.4.10 容器脉冲压力测试方法
• 3.5 控制方式
• 3.5.1 不调温的机械控制
• 3.5.2 可调温的机械控制
• 3.5.3 电子式控制
• 3.6 安全性能
• 3.6.1 温度控制
• 3.6.2 限温控制
• 3.6.3 超温报警
• 3.6.4 安全泄压法
• 4 电热水器自动测试系统的总体功能和体系结构
• 4.1 基于智能仪表的家电产品测试软件开发平台
• 4.1.1 C/S 测试系统
• 4.1.2 B/S 查询系统
• 4.2 电热水器自动测试系统结构设计
• 4.3 电热水器自动测试系统的模块设计
• 5 电热水器自动测试系统详细设计与实现
• 5.1 操作系统、开发环境的选择
• 5.2 数据库的选择与设计
• 5.3 三菱FX 系列PLC
• 5.3.1 PLC 通讯问题提出
• 5.3.2 FX 系列PLC 通讯概述
• 5.3.3 FX 系列PLC 的系统工作环境
• 5.4 电热水器自动测试系统详细设计与实现
• 5.4.1 环境控制模块
• 5.4.2 数据采集与传输通讯模块
• 5.4.3 其他关键技术问题
• 5.4.4 自动测试系统的主画面
• 5.4.5 测试产品的主要过程
• 5.4.6 测试曲线的查看及打印
• 5.4.7 历史数据查询
• 6 自动测试系统性能测试模块设计与推广
• 6.1 性能测试模块总体流程
• 6.2 各子模块详细设计与实现
• 6.2.1 性能测试模块入口
• 6.2.2 实际容量测试子模块
• 6.2.3 温度设定子模块（伪代码）
• 6.2.4 其他子模块
• 6.3 性能测试模块应用推广
• 6.3.1 太阳能热水器辅助电加热
• 6.3.2 空气能热泵热水器
• 6.3.3 节能安全新技术测试
• 6.3.4 笔记本电脑充放电测试
• 7 测试系统误差分析
• 7.1 测试误差概述
• 7.2 测试误差分析
• 7.2.1 系统误差
• 7.2.2 疏失（粗大）误差
• 7.2.3 随机（偶然）误差
• 7.3 测试误差修正与处理
• 7.3.1 系统误差修正与处理
• 7.3.2 疏失、随机误差修正与处理
• 7.3.3 校正测试数据
• 7.3.4 温度控制仪校正
• 7.4 结论
• 8 基于C/S、B/S 混合模式的网络化测控系统
• 8.1 网络化测控系统的发展
• 8.2 基于C/S、B/S 混合模式的典型网络化测控结构
• 8.2.1 硬件结构
• 8.2.2 软件结构
• 8.2.3 系统特点
• 9 总结与展望
• 9.1 论文总结
• 9.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文