LonWorks总线在锅炉模糊控制系统中的应用

引言

　　锅炉是应用广泛的工业民用设备，据统计，全国小型锅炉超过30万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3。目前，我国运行的多数锅炉由于控制水平不高，其效率普遍低于国家标准，大多数锅炉仍处于能耗高、环境污染严重的生产状态，每年因为热效率低而多消耗的标准煤达到2000多万吨。锅炉消费大量燃煤的同时还耗费了大量的电能，目前使用较多的中小型锅炉是通过挡风板对鼓风量和引风量进行调节，这将大量的电能耗费在挡风板上。本文介绍了将LonWorks总线技术应用于锅炉自动化控制系统中，使锅炉实现节能、高热效率运行。

1系统框架

　　基于LON技术的整个锅炉控制系统的网络层次如图1所示：

　　智能节点Ⅰ对锅炉本体的主蒸汽温度、主蒸汽压力、主蒸汽流量、煤粉机速度、炉膛温度等量进行采样;根据负荷设定主蒸汽压力和温度，与实际的主蒸汽压力相比的偏差，进行调解;通过输出智能节点Ⅲ控制给煤机转速，从而调节实际的主蒸汽压力和温度。

　　智能节点Ⅱ对锅炉本体的烟气含氧量、炉膛负压、给煤机转速、鼓风机转速引风机转速等量进行采样;通过烟气含氧量与设定的烟气含氧量比较取得偏差，进行PID调节;通过控制智能节点Ⅲ控制鼓风变频器，从而控制鼓风机来调节氧气量;通过炉膛负压与设定的炉膛负压比较取得偏差，进行调节;通过智能节点Ⅲ控制引风机的转速来调节炉膛负压。

2硬件电路设计

　　2.1总体结构

　　锅炉模糊控制系统硬件设计分上位机、LON节点和单片机三层结构，如图2所示：

　　（1）模糊编辑器：位于管理层的上位机承担模糊知识库形成和编辑的任务。编辑器的功能可分为两部分：一是提供方便的界面并由用户修改模糊控制参数，然后将模糊参数转换为神经元芯片中的存储格式准备下载;二是通过DDE通信与服务器程序连接，设置相应的网络变量DDE客户服务数据项目，能够在第一步准备好的数据下载至神经元芯片中，也能获得系统的实时运行数据，这些实时运行数据通过控件TeeChart转换为波形并直观地显示在界面上，同时也被存储在数据文件中，以备进一步的数据分析使用。程序与神经元芯片中的通信是通过与使用DDE技术与LonWorks服务器程序通信，再由服务器程序和神经元芯片通信而建立的。

　　（2）LonWorks控制模块：位于控制层的LonWorks控制模块，在内嵌的神经元芯片上开发了模糊控制程序，使控制系统既可以脱离PC机独立工作，也可以通过网络变量与PC机中的LonWorksDEE服务程序通信，获得从模糊编辑器输入新的模糊规则。

　　神经元芯片与单片机通过I2C总线进行通信，神经元芯片为主机，单片机为从机。模糊推理所用的知识库数据存放于神经元芯片的E2PROM存储器中，有一组初始值。系统运行期间Lon总线可以从PC机获得新的控制参数，从而完成控制参数的更新。由于使用了神经元芯片，系统能很方便的挂接在Lon总线上，只须在程序中做少许改动就可以与其他系统构成一个分布式的智能监控系统