摘要：LonWorks技術(shù)作為一種先進(jìn)的分布式控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文介紹在由DSP控制的70KW潮流發(fā)電裝置中，LonWorks技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄運(yùn)行過(guò)程的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：LonWorks技術(shù) 裝備控制 發(fā)電機(jī)控制
一、概述
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種先進(jìn)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)集數(shù)字通信、智能儀表、信息技術(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，為真正實(shí)現(xiàn)“分布式控制，集中式管理”提供了技術(shù)支撐。
二、裝備控制系統(tǒng)概述
本文以潮流發(fā)電機(jī)為例，介紹LonWorks技術(shù)在裝備控制系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。
1、潮流發(fā)電系統(tǒng)工作原理
在潮流發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要概念就是“恒頻”。“恒頻”即是恒定液壓馬達(dá)的輸出速度，是一個(gè)恒速控制系統(tǒng)。恒速控制系統(tǒng)包含兩個(gè)控制器，其一是數(shù)字控制器，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。其二是模擬控制器。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)。
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。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)。
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。
三、系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
1、 LonWorks技術(shù)概述
LON控制網(wǎng)絡(luò)已被美國(guó)空調(diào)與制冷協(xié)會(huì)確定為樓宇自控網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，也被美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)確定為鐵路自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，眾多的制造商和用戶紛紛在其控制網(wǎng)絡(luò)方案中采用這種技術(shù)。近年來(lái)，LonWorks技術(shù)的應(yīng)用在我國(guó)也得到迅速發(fā)展。 LonWorks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)。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。
通常的基于LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集是由采集節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以網(wǎng)絡(luò)變量形式發(fā)送數(shù)據(jù)；上位機(jī)根據(jù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)卡讀出數(shù)據(jù)。其中對(duì)控制器的監(jiān)控需要將DSP控制終端接到LON總線上。
2、DSP主控制器與LON總線的接口
TI公司的2000系列芯片TMS320F240是專門為了電機(jī)控制和運(yùn)動(dòng)控制而設(shè)計(jì)的，它最具有特色的就是它具有事件管理模塊。就是因?yàn)榫哂写四K，使得原來(lái)非常復(fù)雜的交流調(diào)速控制變得更加容易。它所內(nèi)含的定時(shí)器、比較單元、捕獲單元、積分編碼脈沖電路使其擁有比較寬范圍的電機(jī)控制應(yīng)用場(chǎng)合，除了直流電動(dòng)機(jī)、交流鼠籠電機(jī)等常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)以外，在交流感應(yīng)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等新興交流調(diào)速場(chǎng)合也可以得到廣泛的應(yīng)用。
3150與TMS320F240采用并行通信。3150的I/O0——I/O7與TMS320F240的D0——D7相聯(lián)作為八位的數(shù)據(jù)總線;TMS320F240的D8與3150的I/O8相聯(lián)，作為DSP請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)的信號(hào)線和接收3150命令的應(yīng)答線；D9與I/O9相聯(lián)，作為神經(jīng)元芯片接收數(shù)據(jù)的應(yīng)答線；D10與I/O10相聯(lián)，用作3150發(fā)送命令的信號(hào)線。
