龔思沛

關鍵詞：新能源汽車;電磁兼容;關鍵零部件;恒溫控制

0 引言

隨著新能源汽車的迅猛發(fā)展，新能源關鍵零部件的研發(fā)測試需求日益增多，其中有關電磁兼容測試項目有著舉足輕重的地位。按照CISPR 25、GB 18655、ISO 11452 和GB/T 17619 等國際標準以及行業(yè)電磁兼容標準，為保證測試的準確性和可重復性，樣品在測試過程中必須盡可能接近實際工作狀態(tài)。因此，需要對樣品進行準確恒溫控制。然而，目前業(yè)內(nèi)并沒有專門針對新能源關鍵零部件測試的恒溫控制輔助設備可供直接采購。

針對上述情況，有必要對新能源汽車關鍵零部件在電磁兼容測試中的恒溫控制進行研究，研究開發(fā)一套獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)，以方便日常試驗項目的開展。

1 總體方案設計

我司開發(fā)了一套獨立循環(huán)恒溫控制系統(tǒng)，由PLC 可編程控制器實時讀取溫度、壓力和流量傳感器測量值，對該系統(tǒng)循環(huán)水各狀態(tài)與期望值進行比較，控制水泵、散熱裝置、加熱裝置及管路閥門，完成對循環(huán)水的閉環(huán)控制[1]。操作人員通過觸摸屏輸入要求的控制參數(shù)，觸摸屏與PLC 進行實時通訊，實現(xiàn)對PLC 各控制參數(shù)的調(diào)整。并通過觸摸屏實時了解的系統(tǒng)各項參數(shù)和狀態(tài)。

在測試過程中，出現(xiàn)水箱出口壓力迅速上升或水箱入口壓力迅速下降，說明管路有嚴重泄漏;長時間水箱輸入輸出流量有較大差異，說明管路中有緩慢泄漏。遇到上述情況，系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警，并關閉加熱與冷卻裝置，關閉輸入輸出閥門。

系統(tǒng)方案框圖如圖1 所示，其中包括：冷卻裝置、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、加熱裝置、閥門開關以及液位計等。

2 獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)硬件組成

獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)主要由三菱PLC 可編程控制器、觸摸屏、溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、液位傳感器、散熱風扇及加熱設備等構成[2]。

2.1 三菱PLC 可編程控制器

三菱PLC 廣泛引用于工業(yè)控制領域，具有功能強、性價比高、可靠性高和維修方便等特點。該系統(tǒng)選取三菱FX3U-16M型PLC 作為系統(tǒng)主控制器，屬于第三代微型可編程控制器，內(nèi)存高達64 K 大容量RAM 存儲器;內(nèi)置高速處理核心，處理速度快;最多可擴充至384 觸點。

2.2 觸摸屏

系統(tǒng)采用觸摸屏作為人機交互界面。操作人員通過觸摸屏將期望的溫度、壓力或流量數(shù)據(jù)輸入PLC。同時PLC 與觸摸屏通訊，實現(xiàn)系統(tǒng)各參數(shù)的實時反饋，并顯示在相應界面上。選用威綸MT8121iE 型12.1 寸觸摸屏，具有1024×768 高清分辨率，支持USB、RS-232 和RS-485 通信方式。

2.3 溫度傳感器

為了都能夠精確控制循環(huán)水的溫度，需要利用溫度傳感器對循環(huán)水進行實時溫度監(jiān)測。PLC 以溫度傳感器測量得到的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對獨水溫進行精確的閉環(huán)控制。系統(tǒng)選用了PT100 型熱敏電阻溫度傳感器，測量通過熱敏電阻的電流值，經(jīng)映射關系換算，最終獲得所需溫度值。

2.4 壓力傳感器

PLC 實時獲取壓力傳感器的測量數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)管路中的壓力變化，防止過壓造成危險。PLC 也可通過壓力的瞬間降低來判斷系統(tǒng)管路中是否出現(xiàn)管道借口脫落，控制管路電子閥門及時采取措施。獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)選用MIK-P300G 型壓力傳感器，壓力測量范圍為0 ～ 0.6 MPa，信號輸出范圍4 ～ 20 mA。可以直接與計算機接口卡、控制儀表、智能儀表或PLC 等方便相連，可遠距離傳輸信號。該傳感器體積小、重量輕，全不銹鋼密封結構，保證其能夠在多種環(huán)境中工作[3]。

2.5 流量傳感器

PLC 通過流量傳感器實時監(jiān)測循環(huán)水流量，根據(jù)當前循環(huán)水流量控制水泵輸出轉(zhuǎn)速，并控制水泵輸出轉(zhuǎn)速，調(diào)整流量大小。并對水箱進出流量數(shù)據(jù)進行積分，判斷管路中是否存在緩慢漏液，盡早發(fā)現(xiàn)并降低危險隱患。采用MIK-LDG-DN20 型流量傳感器，測量范圍1.2 ～ 5.0 m3/h，輸出信號范圍4 ～ 20 mA。

3 獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)界面設計

獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)界面主要分為4 部分：開機界面、主界面、參數(shù)設置界面及報警記錄查詢界面。

3.1 開機界面

開機界面的背景設為我司主樓，右下方為主界面的進入按鈕，主界面僅在開機后首次待機時出現(xiàn)。在該界面顯示時，系統(tǒng)均處于上電待機狀態(tài)，此時，操作人員可以檢查系統(tǒng)與測試樣品之間的管路是否連接妥善。

3.2 主界面

獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)主界面如圖2 所示。該界面主要通過簡易的系統(tǒng)框圖展示系統(tǒng)各開關部件的狀態(tài)，由數(shù)字顯示模塊實時顯示系統(tǒng)關鍵位置的循環(huán)水參數(shù)。主界面最上方為時間日期顯示及報警滾動指示牌。當系統(tǒng)出現(xiàn)報警時，該指示牌將會顯示報警內(nèi)容、時間及次數(shù)，便于操作人員第一時間了解并分析故障。操作人員排除報警危險后，可以通過“消除聲光報警”按鈕為復位聲光報警。

3.3 參數(shù)設置界面

參數(shù)設置界面如圖3 所示。該界面不僅同主界面一樣能夠進入其他界面，關閉報警音及顯示報警信息外，主要有2 個用途。

一是進行參數(shù)設置及控制模式選擇。通過數(shù)字輸入模塊輸入測試要求的溫度、壓力及流量期望值，操作人員根據(jù)經(jīng)驗或客戶要求設置參數(shù)報警的上下限值，選擇壓力控制或者流量控制。

二是系統(tǒng)正式工作前或排查系統(tǒng)故障時對系統(tǒng)進行點控操作。按下“點控按鈕”進入點控模式，該模式下操作人員可以單獨控制各電磁閥通斷，啟動冷卻風機、水泵及加熱設備。操作人員也可以利用點控模式對水箱進行防水和補液，減輕人員體力勞動[4]。

3.4 報警記錄查詢界面

該界面主要任務是記錄系統(tǒng)啟動后的歷史報警信息，操作人員可以查詢以往的報警信息，判斷報警內(nèi)容是否涉及安全問題。如有多次誤報警，可以根據(jù)報警信息記錄分析系統(tǒng)存在安全故障。

4 結束語

開發(fā)獨立循環(huán)水恒溫控制系統(tǒng)（圖4），在不改變實驗室已有結構的基礎上，增加了對新能源汽車關鍵零部件及負載的恒溫輔助功能，不僅提高了測試的準確性，而且能夠長時間的保證測試樣品或負載處于期望溫度，滿足不同被測樣品的溫度控制需求。