基于CAN總線的流光放電煙氣脫硫電源集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、歡迎訪問Freekaoyan論文站基于CAN總線的流光放電煙氣脫硫電源集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)歡迎訪問Freekaoyan論文站    歡迎訪問Freekaoyan論文站    摘要：針對流光放電煙氣脫硫電源難以產(chǎn)業(yè)化的問題，提出了基于CAN總線的集散控制的解決方法，并介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)過程。    關(guān)鍵詞：流光放電 煙氣脫硫 CAN總線 集散控制系統(tǒng)1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案該專用電源是一個(gè)由直流偏壓和高頻交流電壓疊加而成的脈沖電源。該脈沖電源目前普遍采用閘流管作開關(guān)元件，通過電容儲能放電，在

2、升壓變壓器副級得到一個(gè)陡峭的高壓脈沖。由于現(xiàn)有反應(yīng)器即電源負(fù)載具有較大的電容量，這就給我們帶來了兩個(gè)問題：第一，即使功率很大的放電脈沖也難以在反應(yīng)器極間形成需要的陡峭的電壓脈沖；第二，功率偏大的脈沖充放電電流使閘流管的壽命減少，可靠性大大降低，使得閘流管的脈沖電源沒有產(chǎn)業(yè)化的前景。為了解決大電容性負(fù)載和高壓納秒脈沖的這一矛盾。將反應(yīng)器的大電容量劃分為若干個(gè)小電容量區(qū)。煙氣在順序通過各個(gè)小電容量區(qū)域時(shí)將受到不同需要量的脈沖電壓作用，每個(gè)小區(qū)域的小電容量由一個(gè)容量相對大的脈沖電源供電，只需不大的充放電電流即可增加放電時(shí)電暈線上的電壓上升率，從而實(shí)現(xiàn)脈沖電源的高可靠性及電場分布的合理性。當(dāng)然，這將產(chǎn)

3、生 一個(gè)對些電源組的協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問題。對于這一點(diǎn)，采用基于現(xiàn)場總線的集散控制技術(shù)來解決。這樣，就解決了電源設(shè)計(jì)和開關(guān)元件選用中難以解決的大容性負(fù)載與高壓納秒脈沖的矛盾。通過計(jì)算機(jī)的集散控制技術(shù)來控制這些脈沖電源模塊，當(dāng)有模塊發(fā)生故障并退出工作時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)節(jié)其它模塊的運(yùn)行參數(shù)，保障整個(gè)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。     CAN（Controller Area Network）總線屬于現(xiàn)場總線的范疇，是由德國BOSCH公司為分布式系統(tǒng)在強(qiáng)電磁干擾等環(huán)境下能可靠工作而設(shè)計(jì)的一種串行通信網(wǎng)絡(luò)，它具有如下顯著特點(diǎn)：（1）多主方式工作，各節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送

4、信息，而不分主從，且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。利用這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)；（2）利用獨(dú)特的非破壞性總線仲裁技術(shù)。優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，能滿足不同的實(shí)時(shí)性要求；（3）廣播式數(shù)據(jù)通信，采用CSMA/CD協(xié)議進(jìn)行總線控制及數(shù)據(jù)通信。當(dāng)節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其它節(jié)點(diǎn)都同時(shí)收到數(shù)據(jù)，具有點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能；（4）高傳輸可靠性，CAN總線上每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8位，并有CRC及其它校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。并且萬一某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，可自動(dòng)脫離總線，而總線上的其它操作不受影響；（5）特別適合于網(wǎng)絡(luò)化智能設(shè)備，傳輸速率可達(dá)1Mb/s，傳輸距離可達(dá)1000ms，傳輸方式介

5、質(zhì)為差動(dòng)電壓和雙絞線。CAN總線只有兩根導(dǎo)線。系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)，直接將新節(jié)點(diǎn)掛接在總線上即可，系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)。所以從適用性、可靠性和低成本的角度考慮，我們CAN總線來構(gòu)成系統(tǒng)的底層通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由上位機(jī)（通用PC機(jī)，含CAN接口適配卡）、智能數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)、DC/AC疊加脈沖電源（直流功率80kW，直流基壓060kV，交流功率120kW，峰值電壓20120kV，頻率>10kHz）以及反應(yīng)器等構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線型，通信介質(zhì)為屏蔽雙絞線。為了實(shí)現(xiàn)電源與負(fù)載的優(yōu)化匹配和流光放電的優(yōu)化空間分布，該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制，分兩級進(jìn)行。上位PC機(jī)負(fù)責(zé)與下位機(jī)的通信、動(dòng)態(tài)顯示各節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)或報(bào)警信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)傳來的溫度、濕度、SO2濃度、各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)等數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)模型對現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)的各控制參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)（如直流基壓大小、交流峰值電壓及頻率大小等）進(jìn)行整定和修改，然后由各現(xiàn)場控制系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來完成執(zhí)行過程的動(dòng)態(tài)控制。為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，控制功能并沒有完全下放到現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)。因此，為了使系統(tǒng)能持續(xù)可靠地工作，需對上位PC機(jī)進(jìn)行勢備份冗余設(shè)計(jì)。由于CAN總線幀接收濾波等特點(diǎn)使得這一設(shè)計(jì)相對簡單。圖1中雙絞線兩端并聯(lián)有總線的匹配電阻R