基于LonWorks网络的变频调速系统
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摘要
LonWorks是一种具有强劲实力的全新的现场总线技术,它提供了一个开放性强的局部操作网络,将LonWorks现场总线系统接入Internet便可实现对现场执行机构的远程控制,这适应了当前控制系统向开放性、智能化、网络化方向发展的趋势。目前在电气传动领域,PWM控制技术是电气传动的关键技术之一,是电气传动控制领域研究的热点。PWM控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲序列,并通过控制电压脉冲宽度或周期以达到变压的目的,或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术。
本文将LonWorks现场总线技术与PWM变频调速技术很好地结合在一起,对实现LonWorks控制网络下的变频调速展开了研究。本文针对LonWorks网络控制技术的特点,首先在实验室搭建了LonWorks技术的NodeBuilder开发平台,然后以此平台,利用Echelon公司推出的ShortStack技术创建了基于主机的LonWorks智能节点。本文中在实现变频调速的控制方法上采用了空间电压矢量(SVPWM)技术,并搭建了基于SVPWM的异步电机变频调速仿真模型进行Matlab仿真,仿真结果表明本文实现SVPWM控制的算法思路是正确可行的,之后进行了以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为控制核心的变频调速控制单元硬件设计,这包括微控制器及其扩展电路、电源电路、转速控制电路、驱动电路、逆变电路、检测电路等电路;本文也进行了DSP软件开发,包括系统的主程序,串行通信中断服务程序和PWM中断服务程序开发;最后通过实验验证了本文设计方案是正确可行的。
The LonWorks technology is one of the most competitive fieldbus technologies at the present time. It provides an open and local network to operate.LonWorks field bus system is connected to the Internet, so on-site equipment can be controlled remotely, and this is adapted to the current control system to an open, intelligent, network-based direction. In the field of electric drive, PWM speed control technology is one of the key technologies about transmission, and it is a hot research in the area of Electrical transmission control field. PWM control techniques control the semiconductor switching device turn-on and turn-off to turn the DC voltage into a voltage pulse sequence, and by controlling the voltage pulse width or cycle to achieve the purpose of voltage changes.Or by controling the voltage pulse width and pulse out of the cycle in order to achieve the purpose of a VVVF control technology.
In this paper, LonWorks fieldbus technology and PWM Frequency technology are well combined with each other, and research about the realization of the Frequency Control under LonWorks network is carried out. Based on the LonWorks control network technology features, we first build a NodeBuilder development platform. And then we use the Echelon's ShortStack technology to create a host-based Intelligent LonWorks nodes in the NodeBuilder development platform. In this paper, we use the SVPWM technology to realize the Frequency control and we build Matlab simulation models based on SVPWM technology. The simulation results show that the algorithm ideas of realize SVPWM control is correct and feasible. We had a Frequency control unit hardware design and take DSP TMS320LF2407A as a control core. The Frequency control unit includes the expansion of micro-controller circuits, power supply circuits, speed control circuit, driver circuit, inverter circuits, detect circuit and so on. We carried out a DSP software development also, which include the main program, the interruption of Serial communication services procedure and PWM interrupt service procedure. Finally, we verify the design is correct and feasible through experiments.
本文将LonWorks现场总线技术与PWM变频调速技术很好地结合在一起,对实现LonWorks控制网络下的变频调速展开了研究。本文针对LonWorks网络控制技术的特点,首先在实验室搭建了LonWorks技术的NodeBuilder开发平台,然后以此平台,利用Echelon公司推出的ShortStack技术创建了基于主机的LonWorks智能节点。本文中在实现变频调速的控制方法上采用了空间电压矢量(SVPWM)技术,并搭建了基于SVPWM的异步电机变频调速仿真模型进行Matlab仿真,仿真结果表明本文实现SVPWM控制的算法思路是正确可行的,之后进行了以数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A为控制核心的变频调速控制单元硬件设计,这包括微控制器及其扩展电路、电源电路、转速控制电路、驱动电路、逆变电路、检测电路等电路;本文也进行了DSP软件开发,包括系统的主程序,串行通信中断服务程序和PWM中断服务程序开发;最后通过实验验证了本文设计方案是正确可行的。
The LonWorks technology is one of the most competitive fieldbus technologies at the present time. It provides an open and local network to operate.LonWorks field bus system is connected to the Internet, so on-site equipment can be controlled remotely, and this is adapted to the current control system to an open, intelligent, network-based direction. In the field of electric drive, PWM speed control technology is one of the key technologies about transmission, and it is a hot research in the area of Electrical transmission control field. PWM control techniques control the semiconductor switching device turn-on and turn-off to turn the DC voltage into a voltage pulse sequence, and by controlling the voltage pulse width or cycle to achieve the purpose of voltage changes.Or by controling the voltage pulse width and pulse out of the cycle in order to achieve the purpose of a VVVF control technology.
In this paper, LonWorks fieldbus technology and PWM Frequency technology are well combined with each other, and research about the realization of the Frequency Control under LonWorks network is carried out. Based on the LonWorks control network technology features, we first build a NodeBuilder development platform. And then we use the Echelon's ShortStack technology to create a host-based Intelligent LonWorks nodes in the NodeBuilder development platform. In this paper, we use the SVPWM technology to realize the Frequency control and we build Matlab simulation models based on SVPWM technology. The simulation results show that the algorithm ideas of realize SVPWM control is correct and feasible. We had a Frequency control unit hardware design and take DSP TMS320LF2407A as a control core. The Frequency control unit includes the expansion of micro-controller circuits, power supply circuits, speed control circuit, driver circuit, inverter circuits, detect circuit and so on. We carried out a DSP software development also, which include the main program, the interruption of Serial communication services procedure and PWM interrupt service procedure. Finally, we verify the design is correct and feasible through experiments.
引文
[1]阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社,1999
[2]李正军.现场总线及其应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005
[3]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000
[4]谭笰娃.展望变频调速及其控制技术的前景[J].电气时代,2002,21(8):25-28
[5]林渭勋.现代电力电子电路[M].杭州:浙江大学出版社,2002
[6]陈伯时.电力拖动自动控制系统---运动控制系统[M].机械工业出版社,2004
[7]吴守箴等.电气传动的脉宽调制控制技术[M].机械工业出版社,1999
[8]桂放.基于网络的远程控制技术研究:[硕士学位论文].武汉:武汉理工大学,2005
[9]黎善斌,王智等.网络控制系统的研究现状与展望[J].信息与控制,2003,Vol.32,No.3:239-244
[10]周敬东,陈幼平等.基于Internet的现场总线技术及其实现[J].计算机工程与应用,2002,No.5:253-256
[11]凌志浩.从神经元芯片到控制网络[M].北京:北京航空航天大学出版社,200l
[12]马莉.智能控制与LON网络开发技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003
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