LonWorks總線(xiàn)在鍋爐模糊控制系統中的應用

引言

　　鍋爐是應用廣泛的工業(yè)民用設備，據統計，全國小型鍋爐超過(guò)30萬(wàn)臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的1/3。目前，我國運行的多數鍋爐由于控制水平不高，其效率普遍低于國家標準，大多數鍋爐仍處于能耗高、環(huán)境污染嚴重的生產(chǎn)狀態(tài)，每年因為熱效率低而多消耗的標準煤達到2000多萬(wàn)噸。鍋爐消費大量燃煤的同時(shí)還耗費了大量的電能，目前使用較多的中小型鍋爐是通過(guò)擋風(fēng)板對鼓風(fēng)量和引風(fēng)量進(jìn)行調節，這將大量的電能耗費在擋風(fēng)板上。本文介紹了將LonWorks總線(xiàn)技術(shù)應用于鍋爐自動(dòng)化控制系統中，使鍋爐實(shí)現節能、高熱效率運行。

1系統框架

　　基于LON技術(shù)的整個(gè)鍋爐控制系統的網(wǎng)絡(luò )層次如圖1所示：

　　智能節點(diǎn)Ⅰ對鍋爐本體的主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、主蒸汽流量、煤粉機速度、爐膛溫度等量進(jìn)行采樣;根據負荷設定主蒸汽壓力和溫度，與實(shí)際的主蒸汽壓力相比的偏差，進(jìn)行調解;通過(guò)輸出智能節點(diǎn)Ⅲ控制給煤機轉速，從而調節實(shí)際的主蒸汽壓力和溫度。

　　智能節點(diǎn)Ⅱ對鍋爐本體的煙氣含氧量、爐膛負壓、給煤機轉速、鼓風(fēng)機轉速引風(fēng)機轉速等量進(jìn)行采樣;通過(guò)煙氣含氧量與設定的煙氣含氧量比較取得偏差，進(jìn)行PID調節;通過(guò)控制智能節點(diǎn)Ⅲ控制鼓風(fēng)變頻器，從而控制鼓風(fēng)機來(lái)調節氧氣量;通過(guò)爐膛負壓與設定的爐膛負壓比較取得偏差，進(jìn)行調節;通過(guò)智能節點(diǎn)Ⅲ控制引風(fēng)機的轉速來(lái)調節爐膛負壓。

2硬件電路設計

　　2.1總體結構

　　鍋爐模糊控制系統硬件設計分上位機、LON節點(diǎn)和單片機三層結構，如圖2所示：

　?。?）模糊編輯器：位于管理層的上位機承擔模糊知識庫形成和編輯的任務(wù)。編輯器的功能可分為兩部分：一是提供方便的界面并由用戶(hù)修改模糊控制參數，然后將模糊參數轉換為神經(jīng)元芯片中的存儲格式準備下載;二是通過(guò)DDE通信與服務(wù)器程序連接，設置相應的網(wǎng)絡(luò )變量DDE客戶(hù)服務(wù)數據項目，能夠在第一步準備好的數據下載至神經(jīng)元芯片中，也能獲得系統的實(shí)時(shí)運行數據，這些實(shí)時(shí)運行數據通過(guò)控件TeeChart轉換為波形并直觀(guān)地顯示在界面上，同時(shí)也被存儲在數據文件中，以備進(jìn)一步的數據分析使用。程序與神經(jīng)元芯片中的通信是通過(guò)與使用DDE技術(shù)與LonWorks服務(wù)器程序通信，再由服務(wù)器程序和神經(jīng)元芯片通信而建立的。

　?。?）LonWorks控制模塊：位于控制層的LonWorks控制模塊，在內嵌的神經(jīng)元芯片上開(kāi)發(fā)了模糊控制程序，使控制系統既可以脫離PC機獨立工作，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )變量與PC機中的LonWorksDEE服務(wù)程序通信，獲得從模糊編輯器輸入新的模糊規則。

　　神經(jīng)元芯片與單片機通過(guò)I2C總線(xiàn)進(jìn)行通信，神經(jīng)元芯片為主機，單片機為從機。模糊推理所用的知識庫數據存放于神經(jīng)元芯片的E2PROM存儲器中，有一組初始值。系統運行期間Lon總線(xiàn)可以從PC機獲得新的控制參數，從而完成控制參數的更新。由于使用了神經(jīng)元芯片，系統能很方便的掛接在Lon總線(xiàn)上，只須在程序中做少許改動(dòng)就可以與其他系統構成一個(gè)分布式的智能監控系統