Lon Works 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在潮流發(fā)電控制系統中的應用

0 引言

　　現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是在80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的現場(chǎng)工業(yè)控制技術(shù)。它集數字通信、智能儀表、微機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)于一身，從根本上突破了傳統的“點(diǎn)對點(diǎn)”式的模擬信號或數字—模擬信號控制的局限性，為真正的“分散式控制，集中式管理”提供了技術(shù)保證。本文將Lon Works現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用在由DSP控制的70KW潮流發(fā)電裝置中，真正做到在辦公室內控制現場(chǎng)設備，察看運行情況，記錄運行過(guò)程并適時(shí)進(jìn)行調整。

1 潮流發(fā)電系統整體介紹

　　1.1 系統工作原理

　　“恒頻”即是恒定液壓馬達的輸出速度，實(shí)際上是一個(gè)恒速控制系統。該系統采用兩個(gè)控制器進(jìn)行控制，一個(gè)是控制柜中的數字控制器，其作用是完成系統運行狀態(tài)的切換，運行參數的顯示，系統的自?？刂萍傲硪粋€(gè)控制器進(jìn)行必要的岸控。另一個(gè)控制器是模擬控制器。系統的執行元件是步進(jìn)電動(dòng)機，其作用是操縱液壓馬達的變量手柄使系統能輸出50HZ穩定的三相電能，即穩速控制器，其工作過(guò)程為右測速發(fā)電機測出馬達轉速，然后與給定信號進(jìn)行比較，通過(guò)功放帶動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機，經(jīng)過(guò)螺旋減速器與變量手柄調整馬達的轉排量，最終使馬達的輸出穩定。

　　該系統主要由控制器,功放,步進(jìn)電動(dòng)機,螺旋減速器及變量手柄,液壓馬達,測速發(fā)電機組成,是一個(gè)閉環(huán)直流調速系統。如下圖所示：

　　本系統中將被控制量 —液壓馬達輸出轉速，與給定轉速 相比較，以構成誤差信號 .直接利用誤差進(jìn)行控制，使系統趨向減小誤差的方向，以至使誤差為零，從而達到被控制量 趨向給定值 的目的[5]。

　　穩速恒頻控制部分的負載是變量馬達的變量手柄的轉角，執行器采用步進(jìn)電動(dòng)機。系統方塊圖可寫(xiě)成如下形式：

　　設定一個(gè)e （即n0），便可得到一個(gè)穩定的ΩD（電機輸入轉速），其中K、τ參數是變化的，但是變化很緩慢，因此需要對輸入設定值適當予以修正，或者控制參數需要調整，這由控制柜中的控制器來(lái)實(shí)現。

　　1.2控制系統組成

　　潮流發(fā)電的控制系統有以下幾個(gè)部分組成：蓄電池及充電電路主電路，DSP主控制器，功率輸出保護電路等。各部分中需要監測和/或控制的量主要有：發(fā)電機轉速，步進(jìn)電機轉速，潮流流速，液壓傳動(dòng)裝置油壓，油量，電池電壓，現場(chǎng)溫度等。

2 硬件實(shí)現

　　2.1 Lon Works現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)

　　Lon Works現場(chǎng)總線(xiàn)結構如圖1所示，它在采用開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)七層模型（OSI）的基礎上開(kāi)發(fā)了LonTalk通信協(xié)議。每個(gè)節點(diǎn)都有信息處理和控制的功能。另外還具有11個(gè)功能強大的I/O接口。用戶(hù)可以指定34種不同的I/O接口方式與傳感器、執行器相聯(lián)，可以很方便地把整個(gè)控制系統聯(lián)成一個(gè)局域操作網(wǎng) （Local Operation Network） [4]。LON網(wǎng)上的每個(gè)控制點(diǎn)稱(chēng)為L(cháng)ON節點(diǎn)或LonWorks智能設備，它包括一片Neuron芯片、傳感和控制設備、收發(fā)器和電源。下圖是—種典型的LON節點(diǎn)方框圖。