大中型制冷空调工程的计算机辅助检修仿真系统 技术领域 ：
本发明涉及制冷空调技术领域， 具体涉及大中型制冷空调工程的计算机辅助检修 仿真系统， 该系统主要用于大中型制冷设备与中央空调系统实际操作、 维护、 维修和运行管 理培训， 学员培训前需掌握一定的制冷与空调理论知识， 培养目标为高级工、 技师和高级技 师。 背景技术 ：
制冷空调广泛应用于工商业和日常生活， 社会迫切需要有制冷空调系统维护和管 理经验的一线技术人员。 劳动人事管理机构对制冷空调技能培训、 考核有明确规定， 关键是 如何培训和采取何种考核的手段进行考核。目前虽然对家用冰箱和空调维修开展较好， 但 大中型制冷设备与中央空调系统社会拥有量巨大 ( 工厂、 写字楼、 商场、 公共建筑等 )， 市场 迫切需要具有大中型制冷与中央空调系统实际经验的专业人员， 目前实际情况是培训设施 严重滞后， 该部分实训一般仅限于参观。大中型制冷设备与中央空调系统往往由电气人员 进行管理， 由于系统设备价值高、 能耗大， 电气人员管理制冷设备存在系统运行成本高、 解 决问题治标不治本的现象。工业制冷设备与中央空调综合培训系统涉及产品种类多、 设备 投资大， 若要求培训单位具有齐全的设备并且具有一定的台套数是有难度的。 再有， 在实操 训练时有高压力的装置安全问题、 制冷剂经常充注和排放及泄漏对环境破坏等等问题， 因 此， 目前技能实操培训中， 因实物操作条件限制等因素， 都是以系统电器原理培训较多。传 统的制冷空调考核系统一般以电路板或电柜的形式出现， 故障的设置方式以人工隐含 ( 手 工将考核电路断开 ) 或操作故障开关 ( 故障开关串联在考核电路上 ) 的方法来设置故障， 考核时， 在规定的时间内考生用仪表对电路进行测试诊断， 找出故障点， 手工排除故障， 直 至整个电路能正常工作。 21 世纪， 行业的交叉渗透使制冷空调系统控制越来越精密可靠， 制 冷空调系统包涵的内容越来越丰富， 机械、 电气、 信息一体化发展迅速。以智能化空调系统 为节能管理核心的楼宇自动化 (BAS) 系统已大规模在现代建筑中运用， 现代化工厂重视智 能化空调系统为企业带来的节能效益和管理效益。作为制冷空调的教学也必须与时俱进， 在教学和实操培训中引入现代化智能化空调系统已成为制冷空调专业当务之急。 如何通过 计算机系统辅助仿真模拟设置故障， 由学生分析排除成为制冷空调专业教学的新课题。 发明内容 ：
对系统运行管理最大的问题出现在对故障的查找和排除上， 本发明的目的就是为 了克服现有制冷空调技能考核实操时采用电路板隐形接线排除故障的不足， 提出一种大中 型制冷空调工程的计算机辅助检修仿真系统， 无需在考核电路中手工设置和排除故障， 便 于对大中型制冷空调系统的故障模拟与故障解决过程的考查。
为实现上述目的， 本发明大中型制冷空调工程的计算机辅助检修仿真系统， 包括 计算机、 I/O 输入输出模块、 电子开关驱动模块和大中型制冷空调系统电气控制电路故障仿 真模块， 所述故障仿真模块包含大中型制冷空调系统电气控制电路和设于该控制电路各故障设置点的故障电子开关， 计算机依次经 I/O 输入输出模块、 电子开关驱动模块驱动各故 障电子开关的通断。
上述大中型制冷空调系统电气控制电路可设有多种类型， 所述故障仿真模块还包 括选择其中一种类型的系统类型选择电路， 所述电子开关驱动模块驱动系统类型选择电路 进行选择。
在一种实施方式中， 上述系统类型选择电路包含多个类型选择电子开关， 该多个 类型选择电子开关分别串联在相应大中型制冷空调系统中的制冷部件电气控制电路的供 电电源回路， 所述电子开关驱动模块驱动类型选择电子开关的通断。通过驱动多个类型选 择电子开关的通断， 在多种类型的大中型制冷空调系统电气控制电路中， 将其中一种类型 的大中型制冷空调系统中的各个制冷部件电气控制电路接通。
在另一种实施方式中， 上述系统类型选择电路包含多个类型选择电子开关和相对 应的多个组合继电器， 每一类型选择电子开关和相对应的组合继电器串联后， 并联在供电 电源两端， 组合继电器的开关触点串联在对应大中型制冷空调系统中的制冷部件电气控制 电路的供电电源回路， 所述电子开关驱动模块驱动类型选择电子开关的通断。通过驱动多 个类型选择电子开关的通断， 继而控制相对应的多个组合继电器通电或断电， 也就控制多 个组合继电器的开关触点通断， 从而在多种类型的大中型制冷空调系统电气控制电路中， 将其中一种类型的大中型制冷空调系统的制冷部件电气控制电路接通。 上述设于大中型制冷空调系统电气控制电路各故障设置点的故障电子开关可包 括模拟线路通断故障的故障电子开关， 该故障电子开关连接在线路通断故障设置点的两 端； 可包括模拟热继电器常闭触点故障的故障电子开关， 该故障电子开关连接在热继电器 常闭触点故障设置点的两端 ； 或可包括模拟制冷附件故障的故障电子开关。
上述电子开关驱动模块可包括继电器驱动电路、 磁保持电磁铁驱动电路、 可控硅 驱动电路或者光耦驱动电路， 上述故障电子开关可为继电器的触点开关、 磁保持电磁铁的 触点开关、 可控硅或者光耦输出端。 上述类型选择电子开关可为继电器的触点开关、 磁保持 电磁铁的触点开关、 可控硅或者光耦输出端。
本发明通过为计算机编制软件， 计算机经 I/O 输入输出模块、 电子开关驱动模块 驱动各故障电子开关的通断， 实现对大中型制冷空调系统电气控制电路的故障设置与排 除。 经系统类型选择电路， 实现对各类大中型制冷空调系统电气控制电路的组合， 大中型制 冷空调系统电气控制电路故障仿真模块中的大中型制冷空调系统电气控制电路与真实的 大中型制冷空调系统电气控制电路相同或相似。培训考核内容由计算机软件决定， 考核结 果由计算机软件自动评定， 故障的设置与排除由计算机进行信息管理， 考核公正、 公平、 高 效。
附图说明 ：
图 1 是本发明实际应用的总体拓扑结构框图 ；
图 2 是系统部件连接框图 ；
图 3 是图 1 故障柜正面图 ；
图 4 是故障柜接线布局图 ；
图 5 是故障柜内电气控制电路控制的制冷空调系统电气原理图 ；图 6A 是故障柜内的制冷空调系统电气控制电路故障仿真模块电路原理图 ； 图 6B 是图 6A 的续图 ； 图 6C 是图 6B 的续图 ； 图 6D 是图 6B 和图 6C 合并的方框示意图 ； 图 7A 是温控器 WJ 的故障设置电路图 ； 图 7B 是学生专用的温控器 WJ 电路图 ； 图 8A 是冷却水流开关 SL1 故障设置电路图 ； 图 8B 是学生专用的冷却水流开关 SL1 电路图 ； 图 9A 是高压保护开关 DP 故障设置电路图 ； 图 9B 是高低压保护开关 DP/SP 故障设置辅助电路原理图 ； 图 9C 是学生专用的高压保护开关 DP 电路图 ； 图 10 是油压保护开关 OP 故障设置辅助电路原理图 ； 图 11 是学生专用风冷冷库系统工作流程图 ； 图 12 是学生专用风冷冷库系统电气原理图 ； 图 13 是学生专用风冷冷库系统电气控制电路原理图 ； 图 14 是学生专用冷水机组系统系统工作流程图 ； 图 15 是学生专用冷水机组系统电气原理图 ； 图 16 是学生专用冷水机组系统电气控制电路原理图 ； 图 17 是学生专用恒温恒湿系统工作流程图 ； 图 18 是学生专用恒温恒湿系统电气原理图 ； 图 19 是学生专用恒温恒湿系统电气控制电路原理图 ；具体实施方式 ：
下面结合附图对本发明应用实施例进行详细描述。
实施例一
实际应用本发明的系统基本构成是服务器、 工作站、 I/O 输入输出卡、 端子板和智 能化故障设置实训柜， 故障柜内包含大中型制冷空调系统电气控制电路故障仿真模块， 该 故障仿真模块包含冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库三种类型的大中型制冷空调系统电气控 制电路和设于该控制电路各故障设置点的故障电子开关， 总体拓扑结构框图见图 1， 部件连 接框图见图 2， 控制信号部分为 220V 接入， 其接触器和继电器控制 380V 部分的接通和断开。 通过计算机软件实现对各类制冷空调系统电气线路的组合、 故障设置与排除， 对制冷附件 通过故障电子开关实现如水流开关、 压力保护开关及温度保护开关等故障设置与排除。培 训考核内容由计算机服务器自动导入到工作站， 考核结果计算机服务器自动评定。
系统服务器包含 SQL 数据库和考核培训管理软件， 软件可导入和管理标准考核培 训题库 (excel 格式 )， 可以管理考生信息和登录密码， 可以设置考试时间和每个考点分数， 还可以通过网络自动采集各工作站考试过程的信息。 服务器具有系统管理， 监控中心， 考生 管理， 题库管理四大功能。
工作站包含一套计算机系统， 该系统用于运行培训考核系统的客户端软件。客户 端软件包含制冷空调模拟仿真软件， 软件包含冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库系统和电气控制系统， I/O 输入输出卡包含 I/O 输入输出模块， 工作站计算机经 I/O 输入输出卡输出控制 信号， 端子板包含电子开关驱动模块， 计算机 I/O 输入输出卡通过端子板可实现对故障柜 内大中型制冷空调系统电气控制电路故障仿真模块中的各电子开关的硬件操作及状态反 馈。
故障柜内大中型制冷空调系统电气控制电路设有冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库 电气控制电路三种类型， 如图 3， 4， 故障柜内包含该三种有代表性制冷空调系统模块的所有 电气原件及不包含压缩机， 蒸发器， 冷凝器和管道的所有制冷附件， 其中图 3 表示各模块的 指示灯以及一些可以手动设置的旋钮。由计算机通过 I/O 输入输出卡、 端子板实现各系统 线路自由组合， 故障点由服务器自动管理， 学生考试通过必要工具如万用表等检查对应系 统线路， 将检查出故障点的信息输入计算机， 计算机通过 I/O 输入输出卡自动响应， 检查故 障信息同时由服务器自动记录作为考试评分依据。
由故障柜内电气控制电路控制的大中型制冷空调系统电气原理图见图 5， 故障柜 内大中型制冷空调系统电气控制电路故障仿真模块电路原理图见图 6， 图中的大写字母和 中文名词见表 1。
表1
如图 5 所示， 系统总装机容量约 160KW， 电力输入要求 ： 380V， 5 线， 50HZ。冷水机组 的冷却塔 PM1、 冷却泵 PM2， 冷水机组的冷冻泵 PM3 或恒温恒湿的送风机 PM3， 风冷冷库的蒸 发风机 PM4， 风冷冷库或恒温恒湿的冷凝风机 PM1-1， 冷水机组或风冷冷库或恒温恒湿的压 缩机 CM 分别依次通过漏电开关 QF、 保险丝 FU、 接触器 KM、 热继电器 FR 接入 380V 交流电。 恒温恒湿的加热器 TM1、 加湿器 TM2 分别通过漏电开关、 保险丝、 接触器接入 380V。风冷冷 库的融霜加热器 WM1、 库门 . 接水口加热器 WM2 则接入 220V。
如图 6A 所示， 故障柜内的电路为 220V 接入。行程开关 QP 控制故障柜内的照明灯 W， 当故障柜门打开时， 点亮柜顶照明灯。开关电源 SP1 将 220V 交流电转换为 12V 直流电， 供给端子板 PCLD1、 PCLD2。故障柜内大中型制冷空调系统电气控制电路故障仿真模块包括大中型制冷空调 系统电气控制电路、 设于该控制电路各故障设置点的故障电子开关和系统类型选择电路， 大中型制冷空调系统电气控制电路设有冷水机组电气控制电路、 恒温恒湿电气控制电路、 风冷冷库电气控制电路三种类型， 如图 6D 所示， 该三种类型中的制冷部件电气控制电路包 括冷水机组的冷却塔 PM1、 冷却泵 PM2 启停控制电路， 冷水机组的冷冻泵 PM3 或恒温恒湿的 送风机 PM3 启停控制电路， 风冷冷库的蒸发风机 PM4 启停和运行控制电路， 风冷冷库或恒温 恒湿的冷凝风机 PM1-1 运行控制电路， 恒温恒湿的加热器 TM1、 加湿器 TM2 运行控制电路， 风 冷冷库的融霜加热器 WM1、 库门 . 接水口加热器 WM2 运行控制电路以及冷水机组、 风冷冷库 或恒温恒湿的压缩机 CM 启停和运行控制电路。
如图 6A 所示， 系统类型选择电路包括冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库三个类型选 择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO 和相对应的冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷 库三个组合继电器 KA1、 KA2、 KA3， 冷水机组类型选择电子开关 PCLD2-21NO 和冷水机组组合 继电器 KA1、 恒温恒湿类型选择电子开关 PCLD2-22NO 和恒温恒湿组合继电器 KA2、 风冷冷库 类型选择电子开关 PCLD2-23NO 和风冷冷库组合继电器 KA3 分别串联后， 并联在供电电源两 端 1/N， 端子板 PCLD2 内的电子开关驱动模块分别驱动冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库三个 类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO 的通断， 冷水机组组合继电器 KA1 的常开触点串联在冷水机组的制冷部件冷却塔 PM1、 冷却泵 PM2、 压缩机 CM 启停控制电路的 供电电源回路， 常闭触点串联在风冷冷库或恒温恒湿的制冷部件冷凝风机 PM1-1 运行控制 电路的供电电源回路 ； 恒温恒湿组合继电器 KA2 的常开触点串联在恒温恒湿的制冷部件加 热器 TM1、 加湿器 TM2 运行控制电路、 压缩机 CM 启停控制电路的供电电源回路 ； 风冷冷库组 合继电器 KA3 的常开触点串联在风冷冷库的制冷部件蒸发风机 PM4 启停控制电路、 压缩机 CM 启停和运行控制电路、 融霜加热器 WM1、 库门 . 接水口加热器 WM2 运行控制电路的供电 电源回路， 常闭触点串联在冷水机组的制冷部件冷冻泵 PM3 或恒温恒湿的制冷部件送风机 PM3 启停控制电路、 冷水机组或恒温恒湿的制冷部件压缩机 CM 运行控制电路的供电电源回 路。通过驱动三个类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO 的通断， 继而控 制相对应的三个组合继电器 KA1、 KA2、 KA3 通电或断电， 也就控制三个组合继电器 KA1、 KA2、 KA3 的开关触点通断， 从而在三种类型制冷空调系统电气控制电路中， 将其中一种类型制冷 空调系统中的制冷部件电气控制电路接通。
故障考核时， 冷水机组系统、 恒温恒湿系统和风冷冷库系统三种类型是分别独立 进行考核的， 当冷水机组类型选择电子开关 PCLD2-21NO 接通， 表示对冷水机组进行考核， 冷水机组组合继电器 KA1 通电， 图 6B 和图 6C 等效于图 16 ； 当恒温恒湿类型选择电子开关 PCLD2-22NO 接通， 表示对恒温恒湿系统进行考核， 恒温恒湿组合继电器 KA2 通电， 图 6B 和图 6C 等效于图 19 ； 当风冷冷库类型选择电子开关 PLCD-23NO 接通， 表示对风冷冷库系统进行 考核， 风冷冷库组合继电器 KA3 通电， 图 6B 和图 6C 等效图 13 ； 工作站计算机通过 I/O 输入 输出卡、 端子板驱动类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PLCD2-23NO 的通断。
上述系统类型选择电路包含三个类型选择电子开关和相对应的三个组合继电器， 系统类型选择电路也可以只包含五个类型选择电子开关， 分别代替继电器 KA1 的常开触 点、 常闭触点、 继电器 KA2 的常开触点、 继电器 KA3 的常开触点和常闭触点。工作站计算机 通过 I/O 输入输出卡、 端子板驱动该五个类型选择电子开关的通断， 以选择其中一种类型制冷空调系统电气控制电路。作用效果一样。
如图 6B、 6C 所示， 为冷水机组、 恒温恒湿、 风冷冷库三种类型制冷空调系统电气控 制和运行状况指示电路， 以及设于该电气控制电路各故障设置点的故障电子开关 NC， 所有 故障电子开关 NC 包括模拟线路通断故障的故障电子开关， 该故障电子开关连接在线路通 断故障设置点的两端， 如故障电子开关 1-3NC、 1-5NC 等 ； 包括模拟热继电器 FR0、 FR1、 FR2、 FR3、 FR4 常闭触点故障的故障电子开关 2-4NC、 1-4NC、 1-1NC、 1-7NC、 1-10NC， 故障电子开关 2-4NC、 1-4NC、 1-1NC、 1-7NC、 1-10NC 分别连接在热继电器 FR0、 FR1、 FR2、 FR3、 FR4 常闭触点 故障设置点的两端 ； 和包括模拟制冷附件故障的故障电子开关。制冷附件包括防冻保护开 关 WT2、 高温保护开关 WT1、 温控器 WJ、 冷冻水流开关 SL2、 冷却水流开关 SL1、 低压保护开关 SP、 高压保护开关 DP 和油压力保护开关 OP。
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟防冻保护开关 WT2、 高温保护开 关 WT1 和温控器 WJ 故障的故障电子开关 1-18NC、 1-17NC、 2-1NC， 故障电子开关 1-18NC、 1-17NC、 2-1NC 分别连接在防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ 故障设置点的 两端， 其上虚接防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ。以模拟温控器 WJ 故障 为例， 表明系统不用拆卸元器件也能设置元器件故障， 在图 7A 电路中， 为温控器 WJ 并联了 一个故障电子开关 2-1NC， 而温控器 WJ 即虚接在电路中。在不设置温控器 WJ 故障时， 故障 电子开关 2-1NC 接通， 检测 56 与 57 点即为通路状态， 表示温控器 WJ 正常。在设置温控器 WJ 故障时， 故障电子开关 2-1NC 断开， 由于温控器 WJ 虚接， 检测 56 与 57 点即为断路状态， 表示温控器 WJ 有故障。学生所用的图纸中隐去了故障电子开关 2-1NC 这条线路， 如图 7B 所示。 模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟冷冻水流开关 SL2、 冷却水流开关 SL1 故障的故障电子开关 1-15NC、 1-16NC， 故障电子开关 1-15NC、 1-16NC 分别和冷冻泵 PM3 接触器 KM3、 冷却泵 PM2 接触器 KM2 的常开触点互相串联后连接在冷冻水流开关 SL2、 冷却 水流开关 SL1 故障设置点的两端， 其上虚接冷冻水流开关 SL2、 冷却水流开关 SL1。以冷却 水流开关 SL1 工作为例， 表明系统如何模拟制冷部件的实际工作状态。图 8A 中， SL1 为冷 却水流开关， 在电路中虚接， KM2 为冷却泵 PM2 的主控继电器。在断电状态下测量， 无论是 否设置缺水故障， 44 点与 45 点间都处于断开状态， 这点模拟冷却泵 PM2 未开， 没有水流经 过， 这时须通电运行电控系统， 当接触器 KM2 闭合， 冷却水泵 PM2 启动时， 如果故障电子开关 1-16NC 设置故障为断开状态， 此刻测量 44 点与 45 点间电压可检测出 SL1 为断开状态， 即可 判断出缺水故障。 因为缺水故障须通电才能检测出来， 故只能用测电压的方法来检测， 这与 实际相符。学生所用的图纸隐去部分电路， 如图 8B 所示。
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟低压保护开关 SP、 高压保护开关 DP 故障的故障电子开关 1-23NC、 2-12NC， 故障电子开关 1-23NC、 2-12NC 分别连接在低压保护 开关 SP、 高压保护开关 DP 故障设置点的两端， 并和保护辅助继电器 KA6 常闭触点互相并联， 其上虚接低压保护开关 SP、 高压保护开关 DP， 设有高低压保护开关 DP/SP 故障设置辅助电 路， 如图 9B 所示， 该辅助电路包括启停辅助继电器 KA7、 保护辅助继电器 KA6、 复位开关 TP， 启停辅助继电器 KA7 连接在压缩机启停旋转开关 K1 和电源一端 N 之间， 依次将启停辅助继 电器 KA7 的常开触点、 复位开关 TP、 保护辅助继电器 KA6 和压缩机三角启动接触器 KMΔ 的 常开触点串联后， 连接在电源的两端 1/N， 压缩机三角启动接触器 KMΔ 的常开触点两端并
联保护辅助继电器 KA6 的常开触点。以压缩机 CM 高压故障为例， 如图 9A 所示， 高压保护开 关 DP 在电路中虚接。图 9B 旋转开关 K1 为压缩机 CM 启动延时开关， KMΔ 为压缩机 CM 主 控接触器， KA6、 KA7 为辅助继电器， 复位开关 TP 为高压保护开关 DP 上经改装后的复位按 钮。在断电的情况下， 无论是否设置高压过高的故障， 测量 309 点与 55 点间都处于通路状 态， 这点模拟压缩机 CM 未启动， 不可能出现高压过高的故障， 开机运行电控系统， 当手动旋 转开关 K1 闭合时， 压缩机 CM 进入延时启动状态， 启停辅助继电器 KA7 闭合， 延时时间一到， 压缩机主控继电器 KMΔ 闭合， 此时保护辅助继电器 KA6 线圈通电， 图 9A 的保护辅助继电器 KA6 的常闭触点断开， 图 9B 的保护辅助继电器 KA6 的常开触点闭合， 如果在故障电子开关 2-12NC 设置了故障， 309 点与 55 点间为断开状态， 这时故障出现， KMΔ 断开， KA6 线圈却由 于自锁而继续处于通电工作状态， 图 9A 的 KA6 触点依然断开， 这点模拟压缩机运行后才出 现高压过高故障， 须按复位按钮才能复位， 此刻测量 309 点与 55 点间电压可检测出 DP 为断 开状态， 即可判断出压缩机高压过高故障。 故高压过高故障只能用测电压的办法来检测。 如 果在故障未排除时按下复位按钮， 即 KA6 断电， 图 9A 的 KA6 触点闭合， KMΔ 又重新工作， 图 9B 的 KMΔ 触点闭合， 使 KA6 再次通电， 图 9A 的 KA6 触点断开， KMΔ 再次停止工作， 这种试 验故障是否排除的方法与实际相符。旋转开关 K1 控制 KA7 这条回路， 主要起到当手动旋转 断开旋转开关 K1， 压缩机正常关机时， 复位辅助电路的作用。图 9C 为学生所用图纸。 模拟制冷附件故障的故障电子开关还包括模拟油压保护开关 OP 故障的故障电子 开关 2-ONC， 油压保护开关 OP 故障设置点两端连接油压保护开关 OP， 设有油压保护开关 OP 故障设置辅助电路， 如图 10 所示， 该辅助电路包括油压辅助继电器 KA8 和故障电子开关 2-ONC， 依次将压缩机三角启动接触器 KMΔ 的常开触点、 油压辅助继电器 KA8 和故障电子开 关 2-ONC 串联后， 连接在电源的两端 1/N， 油压辅助继电器 KA8 的常闭触点串联油压保护开 关 OP 内带动其微动开关通断的双金属片后， 连接在压缩机三角启动接触器 KMΔ 的常开触 点和油压辅助继电器 KM8 之间的连接点以及电源一端 N 之间。
如图 6C 所示， 55-56 之间直接连接的是一个油压保护开关 OP， 如图 10 所示， 其中 308A-N 之间连接的器件是油压保护开关 OP 中的双金属片， 双金属片加热到一定时间 (60s) 后弯曲， 推动油压保护开关 OP 中的微动开关断开， 切断压缩机电源。
油压保护开关 OP 故障设置辅助电路接在电源 1、 N 端， 不设置 O P 故障时， 故障设 置开关 2-ONC 闭合， 压缩机机组正常三角运行， KMΔ 常开触点闭合， 继电器 KA8 带电， 与双金 属片串联的 KA8 常闭触点打开， 双金属片不加热， 不会推动微动开关断开， 用万用表测 55、 56 之间为通路状态。设置 OP 故障时， 故障设置开关 2-ONC 打开， 继电器 KA8 不带电， 与双金 属片串联的 KA8 常闭触点闭合， 双金属片加热 60s 后， 推动微动开关断开， 切断压缩机电源。 用万用表测 55、 56 之间为断开状态。 注释 ： 尽管油压保护开关没有接入制冷系统中， 也即不 会形成压差， 但刚通电时， 因为 60s 的延时作用， 55、 56 之间为通路状态。 且由于故障设置辅 助电路的作用， 只要不设置 O P 故障， 油压保护开关中的双金属片就不会被加热， 也就不会 推动微动开关断开， 切断压缩机电源。
可见， 不仅仅靠电路的断开来设置故障， 还可模拟制冷附件的动作来设置故障。
如图 6B、 6C 所示， 其中标号 1 ～ 106 等为故障检测提示点， 故障电子开关 NC 也称 故障号， 具体请见表 2-4。
工作站计算机通过 I/O 输入输出卡、 端子板驱动所有故障电子开关 NC 的通断。 端子板采用 24 路继电器输出端子板， 其型号为 PCLD-785B/12V， 包含 24 个电磁SPDT 继电器驱动电路和 24 路继电器开关输出， 继电器驱动电路为电子开关驱动模块， 继 电器开关为继电器驱动电路驱动的电子开关， 继电器开关包括了所有的故障电子开关 NC、 故障报警开关 PCLD2-20NO 和类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO。 工作站计算机依次经 I/O 输入输出卡、 端子板的继电器驱动电路驱动端子板的继电器开 关， 即所有故障电子开关 NC、 故障报警开关 PCLD2-20NO 和类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO， 的通断。
实施例一的电子开关驱动模块为继电器驱动电路， 所有故障电子开关 NC、 故障报 警开关 PCLD2-20NO 和类型选择电子开关 PCLD2-21NO、 PCLD2-22NO、 PCLD2-23NO 为继电器的 触点开关， 同样电子开关驱动模块还可为磁保持电磁铁驱动电路、 可控硅驱动电路或者光 耦驱动电路， 其电子开关可为磁保持电磁铁的触点开关、 可控硅或者光耦输出端， 还有其它 形式的电子开关驱动模块和相应的电子开关， 作用效果一样。
三种类型制冷空调系统详述如下 ：
(1) 风冷冷库系统， 故障柜模拟仿真 R22 活塞制冷 / 制热循环状态参数， 故障柜电 器控制与真实系统控制一致 ( 主开关、 接触器选择小电流 )， 制冷附件 ： 油压保护开关 OP、 高 低压保护开关 DP/SP、 高温保护开关 WT1、 油加热器 HT、 供液电磁阀 SV、 温控器 WJ 等与实际 系统一致， 电器系统和制冷附件可以通过计算机设置真实故障， 故障分析和排除需通过实 际部件检测与逻辑分析。工作流程见图 11， 系统电气原理图见图 12， 系统电气控制电路原 理图见图 13。 图 11 是风冷冷库控制流程， 制冷机组主要包括压缩机 CM、 冷凝风机 PM1-1、 蒸发风 机 PM4、 融霜加热器 WM1 和库门 . 接水口加热器 WM2。除霜由融霜定时器 RSJ 自动控制， 每 天除霜次数在 24h 内调定， 每次除霜时间在 15 ～ 45min 内调整。
冷库门设有防凝露电热丝， 蒸发风机排水盘的接水口也设有加热丝， 能有效保证 冷库门、 排水口不凝露及被冻结。冷库开机顺序 ： 空气开关 QF 闭合， 在制冷状态下， 蒸发风 机 PM4 启动， 压缩机 CM 启动， 冷凝风机 PM1-1 启动。 当温度超标时， 高温保护开关 WT1 断开， 压缩机无法启动， 如果温度正常， 则转入高低压力保护和油压力保护状态， 分别由高压保护 开关 DP、 低压保护开关 SP、 油压力保护开关 OP 控制， 若压力超限， 即超出 DP， SP， OP 的控制 范围， 开关即断开， 则压缩机无法启动， 若正常， 则延时保护继电器 KT2 吸合， 压缩机运行。
图 12 是风冷冷库系统电气原理图， 冷凝风机 PM1-1， 蒸发风机 PM4 和压缩机 CM 为 380V 接入， 融霜加热器 WM1， 库门 . 接水口加热器 WM2 为 220V 接入。图 13 是 220V 接入的 风冷冷库系统电气控制和运行状况指示电路原理图， 其中标号如 23、 24 等为故障检测提示 点， 具体请见表 2。 正常运行时， 手动按按钮开关 4SB2， 按钮开关 4SB2 闭合， 中间继电器 KA4 闭合， 接触器 KM4 闭合， 热继电器 FR4 闭合， 蒸发风机 PM4 启动正常， 再人工旋转 K1 旋转开 关， 启动压缩机 CM。当按钮开关 4SB1 与 4SB2 之间断路， 亦即故障线段 23， 24 间断路导致 蒸发风机 PM4 停止运行， 此故障的故障号为 1-9NC， 即故障线段 23， 24 间的故障电子开关 1-9NC 断开， 若在服务器中设置故障 1-10NC， 则为热继电器 FR4 开路， 检测 104 号点和 N 线 之间的通断情况， 即可做出判断。其它制冷部件如 ： 压缩机开停控制等的详细控制连接图， 见图 13， 故障号与故障线段的对应位置， 详见表 2。
系统采用模拟仿真与真实设备相结合， 对性能可靠的压缩机、 冷凝器、 蒸发器和管 路用仿真软件进行模拟， 系统附件和控制采用真实设备。
系统在每一个故障点设置了一个故障电子开关， 如果要设置此故障时， 则给出一 个断路信号， 则故障出现， 否则接通。教师在服务器中通过输入故障代码设置系统故障， 仿 真系统出现运行不正常现象， 学生通过万用表检测故障柜中电路的通断情况， 如果断开， 学 生应在工作站中输入相对应的故障点代码， 对于继电器， 还需要按下继电器的复位开关， 排 除故障。
(2) 螺杆式冷水机组系统， 故障柜模拟仿真 R134a 螺杆制冷循环状态参数， 故障柜 电器控制与真实系统控制一致 ( 主开关、 接触器选择小电流 )， 制冷附件 ： 油压保护开关 OP、 高低压保护开关 DP、 SP、 防冻保护开关 WT2、 水流开关 SL、 油加热器 HT、 供液电磁阀 SV 等与 实际系统一致， 电器系统和制冷附件可以通过计算机设置真实故障， 故障分析和排除需通 过手动对实际部件进行检测并加上逻辑分析。工作流程见图 14， 系统电气原理图见图 15， 系统电气控制电路原理图见图 16。
图 14 是冷水机组控制流程， 当空气开关 QF 闭合后， 油温电加热器 HT 开始加热， 同 时， 冷却塔 PM1 启动， 冷却泵 PM2 启动， 从而冷却水流开关 SL1 闭合， 冷冻泵 PM3 启动， 冷冻 水流开关 SL2 闭合， 在 SL1、 SL2 闭合之后， 压缩机 CM 启动。此时压缩机 CM 进入高温保护状 态， 若温度超高， 高温保护开关 WT1 断开， 压缩机 CM 停止， 若温度不超高， 压缩机 CM 则转入 低温保护状态， 若温度超低， 防冻保护开关 WT2 断开， 压缩机 CM 无法启动， 若温度正常， 则转 入高低压力保护和油压力保护状态， 分别由高压保护开关 DP、 低压保护开关 SP、 油压力保 护开关 OP 控制， 若压力超限， 则压缩机 CM 无法启动， 若正常， 电磁阀 SV 吸合， 压缩机 CM 运 行。
图 15 是冷水机组系统电气原理图。冷却塔 PM1， 冷却泵 PM2， 冷冻泵 PM3 和压缩机 CM 为 380V 接入， 且为顺序开启方法。图 16 为 220V 接入的系统电气控制和运行状况指示 电路原理图。其中标号如 8、 13 等为故障检测提示点， 具体请见表 4。正常运行时， 空气开 关 QF11 闭合， 首先人工按按钮 1SB2， 接触器 KM1 闭合， 热继电器 FR1 闭合， 运行指示灯 HG1 点亮， 启动冷却塔 PM1， 再人工按 2SB2 按钮， 接触器 KM2 闭合， 启动冷却泵 PM2， 然后人工按 3SB2 按钮， 启动冷冻泵 PM3， 最后， 人工旋转 K1 旋转开关， 启动压缩机 CM。当 2SB1 与 2SB2 之间断路， 亦即故障线段 9， 10 间断路， 导致冷却泵 PM2 停止运行， 此故障的故障号为 1-ONC， 即故障线段 9， 10 间的故障电子开关 1-ONC 断开， 若在服务器中设置故障 1-1NC， 则为热继电 器 FR2 开路， 检测 101 号点和 N 线之间的通断情况， 即可做出判断。其它设备如 ： 冷却塔， 冷 冻泵， 油电加热器等的详细控制连接图， 见图 16， 故障号与故障线段的对应位置， 详见表 4。
(3) 恒温恒湿系统， 故障设置包含喷淋泵液位控制、 加热器固态继电器脉冲控制、 风机变频控制与断皮带保护 ( 电机运行零压差 ) 控制， 过滤器压差控制， 新回风控制等。工 作流程见图 17， 系统电气原理图见图 18， 系统电气控制电路原理图见图 19。
恒温恒湿机组包括制冷机组 ( 主要是压缩机 CM 和冷凝风机 PM1-1)、 加热机组和加 湿机组。 恒温恒湿组合风柜有出风段， 中效段， 风机段， 冷水盘管段， 加热器段， 蒸汽加湿段， 回风段， 初效段。机组具有手动、 自动、 遥控等功能， 并具有完善的报警保护功能， 包括高油 温、 高排气温度、 电机过热、 低油压、 低油温、 压力异常、 低蒸发温度等保护功能， 当报警出现 时， 机组便会自动停机保护， 相应的报警灯亦会亮起。可在一些参数接近极限值时， 采取一 定的保护措施， 并发出报警， 使机组不受损伤。
图 17 是恒温恒湿系统控制流程， 当空气开关 QF 闭合后， 送风机 PM3 启动， 油温电加热器 HT 开始加热， 压缩机 CM 启动， 加湿器可以加湿。当压缩机启动后， 立即转入高温保 护状态， 若温度超高， 高温保护开关 WT1 断开， 压缩机停止， 若温度正常， 则转入高低压力保 护以及油压力保护状态， 若压力正常， 则电磁阀吸合， 压缩机运行， 冷凝风机运行。
图 18 是恒温恒湿系统电气原理图。冷凝风机 PM1-1， 送风机 PM3， 加热器 TM1， 加 湿器 TM2 和压缩机 CM 均为 380V 接入。图 19 为其 220V 接入系统电气控制和运行状况指示 电路部分。其中标号如 17、 18 等为故障检测提示点， 具体请见表 3。正常运行时， 空气开关 QF3 闭合， 按钮 3SB2 闭合， 接触器 KM3 闭合， 热继电器 FR3 闭合， 运行指示灯 HG3 点亮， 送风 机 PM3 开始运行。当 3SB1 与 3SB2 之间断路， 亦即故障线段 18， 19 间断路， 导致送风机 PM3 停止运行， 此故障的故障号为 1-6NC， 若在服务器中设置故障 1-7NC， 则为热继电器 FR3 开 路， 检测 103 号点和 N 线之间的通断情况， 即可做出判断。其它设备如 ： 加热器 TM1， 加湿器 TM2， 油电加热器 HT 等的详细控制连接图， 见图 19， 故障号与故障点的对应位置， 详见表 3。
冷水机组、 风冷冷库系统、 恒温恒湿系统等电路的电器控制内容相似， 故障柜电器 元件包含系统所有用到的电器元件和系统执行器及保护附件。电器元件接线采用标准端 子板连接运行不同系统， 由计算机 I/O 卡设定各输出通道开关， 保证系统与控制线路匹配， 电气故障同样由计算机 I/O 卡输出控制 ( 具体故障设置说明见表 2， 3， 4)。故障检测过程 ： 运行系统 --- 故障报警 --- 断电或带电对系统电器线路检测 ----- 计算机输入初步判断故 障结果 ( 输入故障点 ： 两接线端子或线号之间， 故障信息 ： 开路、 短路 )----- 计算机输入确 认 ----- 计算机通过 I/O 卡对输入故障点 ( 端子或线号间连接 ) 进行恢复操作 ( 如判断开 路故障恢复为导通 )---- 重新运行系统 ---- 直至报警解除工作正常指示灯亮。系统输入 故障结果由计算机服务器自动记录并可根据设定规则 ( 如时间， 重复次数等 ) 进行自动评 分。
I/O 输入输出卡与端子板连接， 端子板安装在故障柜背面板隐含位置。 对应系统附 件的机械动作采用故障电子开关和故障设置继电器来设置， 它们的动作由计算机 I/O 卡输 出控制， 故障检测过程实际是检测各保护开关的状态。
故障分析排除过程 ： 输入故障点 ( 压力保护名称或端子号、 线号 )、 故障类型 ( 开 路、 短路 )。 计算机根据输入结果自动调整设备状态， 排除故障， 计算机具有人工设定自动评 分功能。
故障考核过程如下 ：
老师在服务器中对考试试题 ( 即表 2-4 故障设置说明 ) 使用 excel 文件导入工 作站， 考试对评分规则及考试时间进行审核， 并输入考生信息便于考生登录， 考试结果可查 询、 打印和导出。
工作站系统包含 ： 冷水机组仿真系统、 恒温恒湿风柜仿真系统、 风冷冷库仿真系 统、 空调电工智能化实操培训考核系统。
学员在工作站上， 进入空调电工智能化实操培训考核系统， 可自由选择三个系统 中的任一项。接下来 ：
1、 确认电柜指示灯 ；
2、 根据电路图纸 ( 图 11-19) 分析 ；
3、 检测出故障后输入故障信息 ；
4、 故障信息正确工作站计算机会自动排除此故障， 故障排除次数大于本系统最大可设置故障数会影响成绩，
故障部分 ： □□至□□， 在□□中输入相关端子号， 然后按确定提交按钮 ；
5、 运行时电柜无报警表示故障已全部排除 ；
6、 服务器会对实操进行自动评定。
实施例二 ：
实施例二模拟制冷附件故障的故障电子开关与实施例一不同， 其余和实施例一相 同。相同部分不多描述， 不同部分详细描述如下 ：
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ 故障的故障电子开关， 防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ 故障设置点两端分别连接防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ， 端子板的电 子开关驱动模块包括磁保持电磁铁驱动电路， 磁保持电磁铁的推杆分别推动防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ 中的微动开关， 磁保持电磁铁的推杆分别和防冻保护开 关 WT2、 高温保护开关 WT1 和温控器 WJ 中的微动开关构成所述模拟防冻保护开关 WT2、 高温 保护开关 WT1 和温控器 WJ 故障的故障电子开关。
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟冷冻水流开关 SL2 故障的故障电子 开关， 冷冻泵 PM3 接触器 KM3 常开触点串联冷冻水流开关 SL2 后， 连接在冷冻水流开关 SL2 故障设置点的两端， 端子板的电子开关驱动模块包括磁保持电磁铁驱动电路， 磁保持电磁 铁的推杆推动冷冻水流开关 SL2 中的微动开关， 磁保持电磁铁的推杆和冷冻水流开关 SL2 中的微动开关构成所述模拟冷冻水流开关 SL2 故障的故障电子开关 ；
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟冷却水流开关 SL1 故障的故障电子 开关， 冷却泵 PM2 接触器 KM2 常开触点串联冷却水流开关 SL1 后， 连接在冷却水流开关 SL1 故障设置点的两端， 端子板的电子开关驱动模块包括磁保持电磁铁驱动电路， 磁保持电磁 铁的推杆推动冷却水流开关 SL1 中的微动开关， 磁保持电磁铁的推杆和冷却水流开关 SL1 中的微动开关构成所述模拟冷却水流开关 SL1 故障的故障电子开关 ；
模拟制冷附件故障的故障电子开关包括模拟低压保护开关 SP 和高压保护开关 DP 故障的故障电子开关， 低压保护开关 SP 和高压保护开关 DP 分别连接在低压保护开关和或 高压保护开关 DP 故障设置点的两端， 并和保护辅助继电器 KA6 常闭触点并联， 设有高低压 保护开关 DP/SP 故障设置辅助电路， 该辅助电路包括启停辅助继电器 KA7 和保护辅助继电 器 KA6， 启停辅助继电器 KA7 连接在压缩机启停旋转开关 K1 和电源一端 N 之间， 依次将启 停辅助继电器 KA7 的常开触点、 保护辅助继电器 KA6 和压缩机三角启动接触器 KMΔ 的常开 触点串联后， 连接在电源的两端 1/N， 压缩机三角启动接触器 KMΔ 的常开触点两端并联保 护辅助继电器 KM6 的常开触点， 端子板的电子开关驱动模块包括磁保持电磁铁驱动电路， 磁保持电磁铁的推杆推动低压保护开关 SP 或高压保护开关 DP 中的微动开关， 磁保持电磁 铁的推杆和低压保护开关 SP 或高压保护开关 DP 中的微动开关构成所述模拟低压保护开关 SP 或高压保护开关 DP 故障的故障电子开关。高低压保护开关 DP/SP 故障设置辅助电路和 实施例一类似， 不同的是没有复位开关 TP， 原因是控制电路中连接的是真实的低压保护开 关 SP 和高压保护开关 DP， 按低压保护开关 SP 或高压保护开关 DP 的复位开关， 能使电路接 通。
模拟制冷附件故障的故障电子开关还包括模拟油压保护开关故障的故障电子开关， 因和实施例一相同， 不多描述。
实施例二的故障仿真模块电路中连接的是真实的制冷附件， 即真实的防冻保护开 关 WT2、 高温保护开关 WT1、 温控器 WJ、 冷冻水流开关 SL2、 冷却水流开关 SL1、 低压保护开关 SP、 高压保护开关 DP 和油压力保护开关 OP。 而实施例一的故障仿真模块电路中的制冷附件 防冻保护开关 WT2、 高温保护开关 WT1、 温控器 WJ、 冷冻水流开关 SL2、 冷却水流开关 SL1、 低 压保护开关 SP、 高压保护开关 DP 和油压力保护开关 OP 是虚接的， 没有真正连接在电路中。
上述本发明实际应用的实施例具有如下特点 ：
(1) 基本模块设置， 具有应用普遍性、 技术先进性和发展前瞻性。
(2) 仿真系统动态模拟， 与真实系统相似， 故障实训柜控制电路和制冷空调附件 采用与真实设备相同或相似的元器件， 系统运行的模拟参数包含制冷剂参数及载冷剂参数 等， 理论实际结合度好。
(3) 系统灵活地运用了多个辅助电路， 结合自动控制技术， 具有合理化、 数字化、 智 能化、 模拟化的特点， 使制冷空调培训系统功能大大增强， 操作更加方便， 操作更加接近实 际。
(4) 通过服务器可控制多台工作站学生机， 可多人同时进行培训考核， 每个学生有 指定用户名和密码， 有完整的操作考核培训档案。
(5) 实际设备因条件限制无法设置多种故障， 更新慢， 操作存在安全保护问题， 而 本发明的软件故障设置面广， 可不断升级， 操作安全， 教学效率高。
(6) 通过服务器进行故障设定， 根据故障设置菜单可自动出题， 前后左右故障设置 不同。系统有超过 200 个部件可设置故障， 试题库理论组合数量大， 试题重复机率小。故障 设置与排除由服务器进行信息管理， 考核公正、 公平、 高效。