基于WinCE 的嵌入式智能調節器設計

王 玲

(陜西職業技術學院,陜西西安，710100)

0 引言

操作系統采用WinCE，免去與控制無關的內容，從而使系統運算速度高，可靠，啟動快。一旦死機其看門狗電路可在幾十秒之內完成系統的重新恢復。采用WinCE,可以做到實時多任務系統，既保證了控制系統的實時性，又具有Windows 豐富的圖形功能，其功能與標準的PC 機無任何差別。本文提出的基于WinCE 的嵌入式智能調節器由CPU 板、信號輸入、輸出板卡（本板卡為智能性板卡）組成，具有結構簡單、適用范圍廣的特點。

1 基于WinCE 嵌入式智能調節器的功能及特點

本調節器具有隔離的信號轉換卡，高速板卡，采集信號，每秒采集60K 個數。根據采集的數據，動態計算機各種電參數，電流、電壓的有效值，同時還計算有功功率、視在功率、無功功率、COS ∮；電量（Kwh）弧長等參數，并做相應的數值顯示和曲線顯示,見圖1。

這些數值和曲線，非常直觀的反映了電爐的所有電參數及他們的變化趨勢、波動范圍及數值大小，為工藝人員和操作員調整供電制度，調整控制參數，提供了有力的科學依據，同時也為設備人員檢查設備運行狀態是否良好，提供了有力的依據。

根據變壓器的特性曲線，及不同運行的要求（如經濟運行，最大生產率運行），調節器內置有三組用電曲線，用一個開關進行選擇，以滿足不同冶煉狀態的要求，從而規范了用電制度，消除了班組之間人與人之間差異，實現了標準化操作，三組曲線可以在線修改；調節器設有三組靈敏系數，以滿足不同的爐料，不同冶煉時期的需要，達到穩定電弧的目的，該系數可以在線修改；調節器設有補償系數，以補償三相伺服閥的差異，滿足調節器的特性要求,該系數亦可在線修改；調節器運行精度可以調整，從而保證運行值與設定值之間的偏差≤3%；調節器采用專家系統和神經網絡智能調節，電弧更穩定，三相電流，三相功率更加趨于平衡和一致；調節器具有手動和自動兩種工作方式，且手動優先；調節器具有不導電爐料的保護功能；具有網絡通訊功能；所有要修改的運行電流（即給定電流）各種控制參數，均需輸入密碼，以確保運行安全,見圖2。

嵌入式智能調節器的信號輸入、輸出板卡為智能性板卡，具有獨立的CPU，時鐘為40MHZ，CPU 內不但具有數據采集程序，而且還有控制程序，一旦嵌入式的All—in—one 主板損壞，輸入、輸出板卡可以代替主板，對電極調節進行控制，在操作臺面板上有選擇開關，供選擇，因此說嵌入式系統的可靠性是很高的。

2 嵌入式系統基本參數設定

由于本套設備控制部分均為統一標準設計，因此不同容量爐子只是配置參數不同而已，其余接線和硬件軟件完全一樣，這為多臺不同容量爐子的備件供應和維護提供了很大的方便性。為了方便用戶，在ANN 調節器中設有四個表格用戶調整參數。

2.1 運行電流值的確定

ANN 調節器設有三檔電流，用于不同冶煉狀態下的電流值，該電流值是根據生產、工藝要求確定，每個工廠不同的爐子都有不同的設置。可以在一檔下A、B、C 三相設不同的電流值，也可設同一數值。變壓器各檔下可以設不同的電流，其目的是為充分發揮變壓器的能力，又與冶煉工藝緊密結合，達到省電、高效的目的。

2.2 靈敏度的調整

ANN 調節器設有三個靈敏度系數：

M2：用于保護設備，當頻繁掉閘時，M2 應大于1，一般情況下應為1；

M1：用于提升電極，在點弧、穿井、精煉時電流波動總的趨勢偏小，說明M1 值大了，應調小，反之M1 值應調大些。

M3：用于調整電極下降，在點弧、穿井、精煉時，電流波動沖擊偏大，說明M3 值大了，應調小，反之M3 值應調大些。

正常值M 均為“1”。

上述M 值，每次調值量為0.01—0.02,要反復觀察，不可過大調整，M 值的調整范圍一般在0.7—2 之間，目前的M 值已經調好，不可大動，除非當前有一些重料、渣鋼，此時才可調整M 值。此時M1、M3 均應調小，在現在的基礎上往小調。

2.3 補償系數設定

為了適應不同伺服閥的特性差異，設定了補償系數，補償系數分為上升和下降兩個系數，定為“r”，某一相上升過快，上升的“r”應小于1，下降過快，下降的“r”應小于1，以保證上升、下降趨于一致，反之亦然。

調整范圍0.85—1.2，默認值為1。

3 結束語

本調節器在操作系統WinCE、專家系統和神經網絡控制軟件下,采用數據采集軟件和調節器控制軟件完成對基本參數的最佳狀態設定。通過在液壓式煉鋼電弧爐的成功投入,效果顯著得到了用戶的信賴和支持,這將為其他工業控制系統的智能發展給出新的思路和借鑒。

圖1 調節器相應的數值顯示和曲線顯示

圖2 輸入密碼界面

[1] 王春, 廖映華, 劉高軍. 基于單片機的液壓系統在線監控系統設計[J] . 四川, 四川理工學院機械工程學院,2011

[2] 夏銘, 陸陽. 基于ARM 和μC/os- Ⅱ的嵌入式數據庫系統設計[J] . 合肥工業大學出版社( 自然科學版),2008.2

[3] 劉增,劉進軍. 帶變流器負載的三相交流電源系統穩定性判據的研究[J]. 中國電機工程學報. 2012(25)

[4] 王玉斌,厲吉文,田召廣,呂燕.一種新型的基于單周控制的功率因數校正方法及實驗研究 [J]. 電工技術學報. 2007(02)