基于can总线的流光放电烟气脱硫电源集散控制系统的设计

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1、基于CAN总线的流光放电烟气脱硫电源集散控制系统的设计

2、第1摘要：针对流光放电烟气脱硫电源难以产业化的问题，提出了基于CAN总线的集散控制的解决方法，并介绍了该系统的设计思路和实现过程。关键词：流光放电烟气脱硫CAN总线集散控制系统烟气脱硫是当今世界控制SO2排放的主要途径。工业发达国家大多数采用石灰石湿法。我国曾采用氨酸法、尾部增湿法等多种方法脱硫，目前也尝试要用石灰石湿法，但至今没有找到适合我国国情的经济而有效的途径，因为这些方法皆受造价、运行费、吸收剂和终产物出路等问题的困扰。近来年利用流

3、光放电进行脱硫的研究取得了很大进展，低能耗是这项技术的最大优点。但是目前的研究都还触及电源的实用化和反应条件优化等关键问题，离产业化还有很大的距离，很多工艺还有待改进和创新。因此，在流光放电半湿法烟气脱硫这个863计划项目中，我们承接了电源实用化这个课题。1系统的总体设计方案该专用电源是一个由直流偏压和高频交流电压叠加而成的脉冲电源。该脉冲电源目前普遍采用闸流管作开关元件，通过电容储能放电，在升压变压器副级得到一个陡峭的高压脉冲。由于现有反应器即电源负载具有较大的电容量，这就给我们带来了两个问题

4、：第一，即使功率很大的放电脉冲也难以在反应器极间形成需要的陡峭的电压脉冲；第二，功率偏大的脉冲充放电电流使闸流管的寿命减少，可靠性大大降低，使得闸流管的脉冲电源没有产业化的前景。为了解决大电容性负载和高压纳秒脉冲的这一矛盾。将反应器的大电容量划分为若干个小电容量区。烟气在顺序通过各个小电容量区域时将受到不同需要量的脉冲电压作用，每个小区域的小电容量由一个容量相对大的脉冲电源供电，只需不大的充放电电流即可增加放电时电晕线上的电压上升率，从而实现脉冲电源的高可靠性及电场分布的合理性。当然，这将产生一

5、个对些电源组的协调优化控制问题。对于这一点，采用基于现场总线的集散控制技术来解决。这样，就解决了电源设计和开关元件选用中难以解决的大容性负载与高压纳秒脉冲的矛盾。通过计算机的集散控制技术来控制这些脉冲电源模块，当有模块发生故障并退出工作时，系统可自动调节其它模块的运行参数，保障整个系统的连续运行。500)this.style.ouseg(this)">CAN（ControllerAreaNets，传输方式介质为差动电压和双绞线。CAN总线只有两根导线。系统扩充时，直接将新节点挂接在总线上即可，系

6、统容易实现冗余设计。所以从适用性、可靠性和低成本的角度考虑，我们CAN总线来构成系统的底层通信网络，系统总线结构如图1所示。系统结构由上位机（通用PC机，含CAN接口适配卡）、智能数据采集节点、现场控制节点、DC/AC叠加脉冲电源（直流功率80kIDT7132作为PC机与单片机80C51交换数据的通道。IDT7132具有两个独立端口，每个端口都有自己的控制线、地址线及数据线引脚。对片内存储器的任何一个单元均可独立地、异步地进行访问。IDT7132具有片内仲裁逻辑，两边都有BUSY引脚，用以解决当

7、两口同时选能且要访问的单元地址相同时的竞争问题。PC机对接口的寻址方式有I/O端口法和内存映像法两种。I/O端口法每次传送的单位为字节或字，传送速度慢；而内存映像法可以以字符块为单位进行传送，且有较大的地址空间，可实现快速传送。因此在本适配卡设计中采用内存映像法，把IDT7132为数据存储器地址直接映射到PCF机内存空间的高端：C0000HΩDFFFFH（PC机一般未使用该部分），实现CAN总线与PC机的高速数据交换。单片机80C51的地址线最高位P2.7作为双口RAMIDT7132另一侧的片选

8、信号，因此IDT7132在单片机中的地址范围是：8000H～87FFH.为保证PC机和节点之间能实时响应对方要求，PC机与微控制器之间采用中断控制方式。中断申请电路由D触发器和用来完成译码的CAL16V8芯片组成。选用CAN控制器芯片SJA1000来完成CAN协议所规定的物理层和数据链路层的所有功能。SJA1000在软件和引脚上都是与它的前一款——PCA82C200独立控制器兼容的，被设计为全面支持CAN2.0B协议。SJA1000通过CAN控制器接口——82C250芯片接到CAN总线上。82C

9、250芯片可以提供对总线的差动发送能力，对CAN控制器的差动接收能力，有效地提高了总线的抗干扰能力，实现保护总线、降低射频干扰、实现热保护等功能。为进一步提高抗干扰能力，在CAN控制器SJA1000和CAN控制器接口82C250之间加接光电隔离，电源采用DC-DC变换器。在复位电路设计中，考虑到便于电路测试和处理整体运行时出现的问题的需要，采用三种复位方式，即上电复位、手动复位（调试中使用）和软件复位（由PC机管理程序中的初始化功能模块进行复位）。其它节点的设计也都是基于微控制器和CAN控制器（