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基于LonWorks现场总线技术的潮流发电控制系统

2012-06-19 14:38
小鱼时代
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  现场总线技术是在80年代后期发展起来的一种先进的现场工业控制技术。它集数字通信、智能仪表、微机技术、网络技术于一身,从根本上突破了传统的“点对点”式的模拟信号或数字—模拟信号控制的局限性,为真正的“分散式控制,集中式管理”提供了技术保证。本文将LonWorks现场总线技术应用在由DSP控制的70KW潮流发电装置中,真正做到在办公室内控制现场设备,察看运行情况,记录运行过程并适时进行调整。

  1、潮流发电系统整体介绍

  1.1系统工作原理

  “恒频”即是恒定液压马达的输出速度,实际上是一个恒速控制系统。该系统采用两个控制器进行控制,一个是控制柜中的数字控制器,其作用是完成系统运行状态的切换,运行参数的显示,系统的自保控制及另一个控制器进行必要的岸控。另一个控制器是模拟控制器。系统的执行元件是步进电动机,其作用是操纵液压马达的变量手柄使系统能输出50HZ稳定的三相电能,即稳速控制器,其工作过程为右测速发电机测出马达转速,然后与给定信号进行比较,通过功放带动步进电动机,经过螺旋减速器与变量手柄调整马达的转排量,最终使马达的输出稳定。

  该系统主要由控制器,功放,步进电动机,螺旋减速器及变量手柄,液压马达,测速发电机组成,是一个闭环直流调速系统。如下图所示:

  图1稳速控制系统原理框图

  本系统中将被控制量—液压马达输出转速,与给定转速相比较,以构成误差信号.直接利用误差进行控制,使系统趋向减小误差的方向,以至使误差为零,从而达到被控制量趋向给定值的目的[5]。

  稳速恒频控制部分的负载是变量马达的变量手柄的转角,执行器采用步进电动机。系统方块图可写成如下形式:

  图2系统方块图

  设定一个e(即n0),便可得到一个稳定的ΩD(电机输入转速),其中K、τ参数是变化的,但是变化很缓慢,因此需要对输入设定值适当予以修正,或者控制参数需要调整,这由控制柜中的控制器来实现。

  1.2控制系统组成

  潮流发电的控制系统有以下几个部分组成:蓄电池及充电电路主电路,DSP主控制器,功率输出保护电路等。各部分中需要监测和/或控制的量主要有:发电机转速,步进电机转速,潮流流速,液压传动装置油压,油量,电池电压,现场温度等。

  2、硬件实现

  2.1LonWorks现场总线技术

  LonWorks现场总线结构如图1所示,它在采用开放式网络互联七层模型(OSI)的基础上开发了LonTalk通信协议。每个节点都有信息处理和控制的功能。另外还具有11个功能强大的I/O接口。用户可以指定34种不同的I/O接口方式与传感器、执行器相联,可以很方便地把整个控制系统联成一个局域操作网(LocalOperationNetwork)[4]。LON网上的每个控制点称为LON节点或LonWorks智能设备,它包括一片Neuron芯片、传感和控制设备、收发器和电源。下图是—种典型的LON节点方框图。

  图3 LON节点方框图

  通常的基于LonWorks现场总线技术的数据采集是由采集节点对现场数据进行采集,以网络变量形式发送数据;上位机根据需要通过网络适配器或网卡读出数据。其中对控制器的监控需要将DSP控制终端接到LON总线上。

 

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