Lon Works 現(xiàn)場總線技術(shù)在潮流發(fā)電控制系統(tǒng)中的應用

0 引言

　　現(xiàn)場總線技術(shù)是在80年代后期發(fā)展起來的一種先進的現(xiàn)場工業(yè)控制技術(shù)。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)于一身，從根本上突破了傳統(tǒng)的“點對點”式的模擬信號或數(shù)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(xiàn)場總線技術(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(nèi)控制現(xiàn)場設(shè)備，察看運行情況，記錄運行過程并適時進行調(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”即是恒定液壓馬達的輸出速度，實際上是一個恒速控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用兩個控制器進行控制，一個是控制柜中的數(shù)字控制器，其作用是完成系統(tǒng)運行狀態(tài)的切換，運行參數(shù)的顯示，系統(tǒng)的自?？刂萍傲硪粋€控制器進行必要的岸控。另一個控制器是模擬控制器。系統(tǒng)的執(zhí)行元件是步進電動機，其作用是操縱液壓馬達的變量手柄使系統(tǒng)能輸出50HZ穩(wěn)定的三相電能，即穩(wěn)速控制器，其工作過程為右測速發(fā)電機測出馬達轉(zhuǎn)速，然后與給定信號進行比較，通過功放帶動步進電動機，經(jīng)過螺旋減速器與變量手柄調(diào)整馬達的轉(zhuǎn)排量，最終使馬達的輸出穩(wěn)定。

　　該系統(tǒng)主要由控制器,功放,步進電動機,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 —液壓馬達輸出轉(zhuǎn)速，與給定轉(zhuǎn)速 相比較，以構(gòu)成誤差信號 .直接利用誤差進行控制，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載是變量馬達的變量手柄的轉(zhuǎn)角，執(zhí)行器采用步進電動機。系統(tǒng)方塊圖可寫成如下形式：

　　設(shè)定一個e （即n0），便可得到一個穩(wěn)定的ΩD（電機輸入轉(zhuǎn)速），其中K、τ參數(shù)是變化的，但是變化很緩慢，因此需要對輸入設(shè)定值適當予以修正，或者控制參數(shù)需要調(diào)整，這由控制柜中的控制器來實現(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(jiān)測和/或控制的量主要有：發(fā)電機轉(zhuǎn)速，步進電機轉(zhuǎn)速，潮流流速，液壓傳動裝置油壓，油量，電池電壓，現(xiàn)場溫度等。

2 硬件實現(xiàn)

　　2.1 Lon Works現(xiàn)場總線技術(shù)

　　Lon Works現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)如圖1所示，它在采用開放式網(wǎng)絡互聯(lián)七層模型（OSI）的基礎(chǔ)上開發(fā)了LonTalk通信協(xié)議。每個節(jié)點都有信息處理和控制的功能。另外還具有11個功能強大的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控制系統(tǒng)聯(lián)成一個局域操作網(wǎng) （Local Operation Network） [4]。LON網(wǎng)上的每個控制點稱為LON節(jié)點或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)點方框圖。