Lon Works 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在潮流發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

0 引言

　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是在80年代后期發(fā)展起來(lái)的一種先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制技術(shù)。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，從根本上突破了傳統(tǒng)的“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式的模擬信號(hào)或數(shù)字—模擬信號(hào)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(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)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(nèi)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，察看運(yùn)行情況，記錄運(yùn)行過(guò)程并適時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

1 潮流發(fā)電系統(tǒng)整體介紹

　　1.1 系統(tǒng)工作原理

　　“恒頻”即是恒定液壓馬達(dá)的輸出速度，實(shí)際上是一個(gè)恒速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用兩個(gè)控制器進(jìn)行控制，一個(gè)是控制柜中的數(shù)字控制器，其作用是完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的切換，運(yùn)行參數(shù)的顯示，系統(tǒng)的自保控制及另一個(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(tǒng)的執(zhí)行元件是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其作用是操縱液壓馬達(dá)的變量手柄使系統(tǒng)能輸出50HZ穩(wěn)定的三相電能，即穩(wěn)速控制器，其工作過(guò)程為右測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)出馬達(dá)轉(zhuǎn)速，然后與給定信號(hào)進(jìn)行比較，通過(guò)功放帶動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)螺旋減速器與變量手柄調(diào)整馬達(dá)的轉(zhuǎn)排量，最終使馬達(dá)的輸出穩(wěn)定。

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

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

　　穩(wěn)速恒頻控制部分的負(fù)載是變量馬達(dá)的變量手柄的轉(zhuǎn)角，執(zhí)行器采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。系統(tǒng)方塊圖可寫成如下形式：

　　設(shè)定一個(gè)e （即n0），便可得到一個(gè)穩(wěn)定的ΩD（電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速），其中K、τ參數(shù)是變化的，但是變化很緩慢，因此需要對(duì)輸入設(shè)定值適當(dāng)予以修正，或者控制參數(shù)需要調(diào)整，這由控制柜中的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　1.2控制系統(tǒng)組成

　　潮流發(fā)電的控制系統(tǒng)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(hù)電路等。各部分中需要監(jiān)測(cè)和/或控制的量主要有：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，潮流流速，液壓傳動(dòng)裝置油壓，油量，電池電壓，現(xiàn)場(chǎng)溫度等。

2 硬件實(shí)現(xiàn)

　　2.1 Lon Works現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

　　Lon Works現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)如圖1所示，它在采用開放式網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)七層模型（OSI）的基礎(chǔ)上開發(fā)了LonTalk通信協(xié)議。每個(gè)節(jié)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(qiáng)大的I/O接口。用戶可以指定34種不同的I/O接口方式與傳感器、執(zhí)行器相聯(lián)，可以很方便地把整個(gè)控制系統(tǒng)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)稱為L(zhǎng)ON節(jié)點(diǎn)或LonWorks智能設(shè)備，它包括一片Neuron芯片、傳感和控制設(shè)備、收發(fā)器和電源。下圖是—種典型的LON節(jié)點(diǎn)方框圖。