无极性通信在VRV空调系统中的应用

　　摘要：本文介绍了一种在VRV系统使用的无极性通信电路，可以替代目前的有极性通信，如RS-485、CAN。并且详细阐述了各个关键器件的选取方法，另外还将调试和工程使用中的技术要点进行了分享。通过该硬件方案能很好的实现无极性通信，硬件电路简洁、成本地、可移植性强，能很好的模块化推广应用。

　　引言

　　变制冷剂流量多联机空调系统(Varied Refrigerant Volume，VRV)，是控制冷媒流通量并通过冷媒的蒸发或冷凝来实现制冷或制热的空调系统。其工作原理是：由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机转速，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

　　VRV系统由几台室外机、数量可变的室内机并由冷媒配管和控制连接线连接组装而形成完整的系统。VRV系统的控制单元多，通信信息量大，因此适时、准确的收集系统的各种参数是保证系统良性工作的一个重要因素。目前的中央空调系统一般采用RS-485或者CAN总线，但是这两种总线连接方式均为有极性连接，并且中央空调的安装环境很复杂。如果不注意布线就会引起极性错乱，增加安装的复杂性，也不利于调试。使用无极性通信的方式，不仅可以有很高的通信效率，而且通信实时性也很强。更重要的是大大简化了工程安装的难度，提高工程安装的扩展性。

　　1 VRV控制系统结构

　　VRV的内、外机和控制器连接图如图1所示。其中室外机、室内机的系统状态(如各种温度值、压力值、电磁阀的开关信号等等)和控制器的控制信息(如开关机、设定温度、运行模式等等)，均是通过总线进行信息交互。

　　2 无极性通信的硬件设计与关键点

　　使用无极性通信的VRV控制系统图如图2所示，主MCU通过普通I/O口或者UART口与无极性的通信模块的输入/输出口连接。无极性的通信模块再连接到通信总线，进行信息的交互。

　　无极性通信模块采用MITSUMI公司的MM1192通信芯片进行设计，设计原理图如图3所示。从原理图可以看出无极性的通信模块的Pin1、Pin6脚和主MCU的UART接收和发送管脚相连即可进行通信。MM1192的Pin5(Reset)管脚为低电平时使能MM1192，详见图4。笔者在实际应用中，MM1192的Pin5(Reset)管脚一直拉低则可以通过软件实现总线监听的功能。在设计中硬件部分的处理与通信波形的质量有着密切的关系，笔者将无极性通信硬件设计中出现的几个关键技术问题做如下的分享。

　　1)MM1192的升压电源选择方式

　　如果系统中有8~40V的直流电源，可以在MM1192的Pin2(Vin)加入DC8~40V的直流电源。如果系统中只有DC5V的直流电源，则在MM1192的Pin3(C1)和Pin4(C2)之间加入升压电容。需要注意的是图3所示的C15的容值104pF是与本系统的通信速率是相关的。104pF电容是10kHz通信速率使用的电容值。当系统通信速率改变时，则需要根据实际情况调整C15的大小。升压电容C15的容值选取的方向是：当通信速率比10kHz小时，C15的值应该增大。根据笔者的实际工作经验推荐使用外接电源(DC8~40V)到MM1192的Pin2管脚。外接电源的优势为当通信速率需要改变时，不需要再次匹配升压电容C15的容值。