摘要：現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸多分支結(jié)構的通信網(wǎng)絡.本文將Lon Works現(xiàn)場總線技術應用在由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)場設備，察看運行情況，記錄運行過程并實時進行調(diào)整。 關鍵詞：Lon Works現(xiàn)場總線技術; 潮流發(fā)電; DSP 0 引言 　　現(xiàn)場總線技術是在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。它集數(shù)字通信、智能儀表、微機技術、網(wǎng)絡技術于一身，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”提供了技術保證。本文將Lon Works現(xiàn)場總線技術應用在由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： [align=center] 圖1 穩(wěn)速控制系統(tǒng)原理框圖[/align] 　　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： [align=center] 圖2 系統(tǒng)方塊圖[/align] 　　設定一個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 　　Lon Works現(xiàn)場總線結(jié)構如圖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智能設備，它包括一片Neuron芯片、傳感和控制設備、收發(fā)器和電源。下圖是—種典型的LON節(jié)點方框圖。 [align=center] 圖3 LON節(jié)點方框圖[/align] 　　通常的基于Lon Works現(xiàn)場總線技術的數(shù)據(jù)采集是由采集節(jié)點對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行采集，以網(wǎng)絡變量形式發(fā)送數(shù)據(jù);上位機根據(jù)需要通過網(wǎng)絡適配器或網(wǎng)卡讀出數(shù)據(jù)。其中對控制器的監(jiān)控需要將DSP控制終端接到LON總線上。 　　2.2 DSP主控制器與LON總線的接口 　　TI公司的2000系列芯片TMS320F240是專門為了電機控制和運動控制而設計的，它最具有特色的就是它具有事件管理模塊（Event Manager Module）。就是因為具有此模塊，使得原來非常復雜的交流調(diào)速控制變得更加容易。它所內(nèi)含的定時器、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控制應用場合，除了直流電動機、交流鼠籠電機等常規(guī)調(diào)速系統(tǒng)以外，在交流感應電機、永磁同步電機、直流無刷電機、開關磁阻電機等新興交流調(diào)速場合也可以得到廣泛的應用。 　　DSP與LON總線的硬件接口如下圖所示： [align=center] 圖4 硬件接口示意圖[/align] 　　3150與TMS320F240采用并行通信[1]。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請求發(fā)送數(shù)據(jù)的信號線和接收3150命令的應答線;D9與I/O9相聯(lián)，作為神經(jīng)元芯片接收數(shù)據(jù)的應答線;D10與I/O10相聯(lián)，用作3150發(fā)送命令的信號線。 3 控制流程 　　DSP軟件實現(xiàn)的具體流程圖如下： [align=center] 圖5 DSP流程圖[/align] 4 結(jié)論 　　目前，LONWORKS控制網(wǎng)絡已被美國空調(diào)與制冷協(xié)會確定為樓宇自控網(wǎng)絡標準，也被美國鐵路協(xié)會確定為鐵路自動化網(wǎng)絡標準，眾多的制造商和用戶紛紛在其控制網(wǎng)絡方案中采用這種技術。近年來，Lon Works技術的應用在我國也得到迅速發(fā)展。它在本文所闡述的監(jiān)控系統(tǒng)中的成功應用再次驗證了Lon Works控制網(wǎng)絡所具有的組網(wǎng)靈活、互換作性好、可靠性高等特點。 參考文獻： 　　[1] 黃天戍 王 堅 DSP與Lon Works現(xiàn)場總線的接口設計[J] 電工技術雜志 2002（4）. 　　[2] 張桂香 王輝 編著 計算機控制技術[M] 電子科技大學出版社 1999 214—P218. 　　[3] 李文秀 趙乃真 編 數(shù)字控制系統(tǒng)[M] 哈爾濱工程大學出版社 1997 202—P204. 　　[4] 楊旭，朱斌.高速多通道同步數(shù)據(jù)采集DSP系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用[J] 山東：暨南大學學報（自然科學版），2001（6）. 　　[5]Luo Yao-hua, Ye Xiu-fen. Integrated control system for first tidal flow electricity generating ship of China. [J] Journal of marine science and application, Vol.1,No.1,June 2002.