LonWorks總線在鍋爐模糊控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

　　鍋爐是應(yīng)用廣泛的工業(yè)民用設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)小型鍋爐超過30萬臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的1/3。目前，我國(guó)運(yùn)行的多數(shù)鍋爐由于控制水平不高，其效率普遍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)鍋爐仍處于能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)，每年因?yàn)闊嵝实投嘞牡臉?biāo)準(zhǔn)煤達(dá)到2000多萬噸。鍋爐消費(fèi)大量燃煤的同時(shí)還耗費(fèi)了大量的電能，目前使用較多的中小型鍋爐是通過擋風(fēng)板對(duì)鼓風(fēng)量和引風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，這將大量的電能耗費(fèi)在擋風(fēng)板上。本文介紹了將LonWorks總線技術(shù)應(yīng)用于鍋爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，使鍋爐實(shí)現(xiàn)節(jié)能、高熱效率運(yùn)行。

1系統(tǒng)框架

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

　　智能節(jié)點(diǎn)Ⅰ對(duì)鍋爐本體的主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、主蒸汽流量、煤粉機(jī)速度、爐膛溫度等量進(jìn)行采樣;根據(jù)負(fù)荷設(shè)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(diào)解;通過輸出智能節(jié)點(diǎn)Ⅲ控制給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)實(shí)際的主蒸汽壓力和溫度。

　　智能節(jié)點(diǎn)Ⅱ?qū)﹀仩t本體的煙氣含氧量、爐膛負(fù)壓、給煤機(jī)轉(zhuǎn)速、鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等量進(jìn)行采樣;通過煙氣含氧量與設(shè)定的煙氣含氧量比較取得偏差，進(jìn)行PID調(diào)節(jié);通過控制智能節(jié)點(diǎn)Ⅲ控制鼓風(fēng)變頻器，從而控制鼓風(fēng)機(jī)來調(diào)節(jié)氧氣量;通過爐膛負(fù)壓與設(shè)定的爐膛負(fù)壓比較取得偏差，進(jìn)行調(diào)節(jié);通過智能節(jié)點(diǎn)Ⅲ控制引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓。

2硬件電路設(shè)計(jì)

　　2.1總體結(jié)構(gòu)

　　鍋爐模糊控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分上位機(jī)、LON節(jié)點(diǎn)和單片機(jī)三層結(jié)構(gòu)，如圖2所示：

　　（1）模糊編輯器：位于管理層的上位機(jī)承擔(dān)模糊知識(shí)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修改模糊控制參數(shù)，然后將模糊參數(shù)轉(zhuǎn)換為神經(jīng)元芯片中的存儲(chǔ)格式準(zhǔn)備下載;二是通過DDE通信與服務(wù)器程序連接，設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)變量DDE客戶服務(wù)數(shù)據(jù)項(xiàng)目，能夠在第一步準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)下載至神經(jīng)元芯片中，也能獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過控件TeeChart轉(zhuǎn)換為波形并直觀地顯示在界面上，同時(shí)也被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，以備進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析使用。程序與神經(jīng)元芯片中的通信是通過與使用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(nèi)嵌的神經(jīng)元芯片上開發(fā)了模糊控制程序，使控制系統(tǒng)既可以脫離PC機(jī)獨(dú)立工作，也可以通過網(wǎng)絡(luò)變量與PC機(jī)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(guī)則。

　　神經(jīng)元芯片與單片機(jī)通過I2C總線進(jìn)行通信，神經(jīng)元芯片為主機(jī)，單片機(jī)為從機(jī)。模糊推理所用的知識(shí)庫數(shù)據(jù)存放于神經(jīng)元芯片的E2PROM存儲(chǔ)器中，有一組初始值。系統(tǒng)運(yùn)行期間Lon總線可以從PC機(jī)獲得新的控制參數(shù)，從而完成控制參數(shù)的更新。由于使用了神經(jīng)元芯片，系統(tǒng)能很方便的掛接在Lon總線上，只須在程序中做少許改動(dòng)就可以與其他系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)分布式的智能監(jiān)控系統(tǒng)