基于WinCE 的嵌入式智能调节器设计

王 玲

(陕西职业技术学院,陕西西安，710100)

0 引言

操作系统采用WinCE，免去与控制无关的内容，从而使系统运算速度高，可靠，启动快。一旦死机其看门狗电路可在几十秒之内完成系统的重新恢复。采用WinCE,可以做到实时多任务系统，既保证了控制系统的实时性，又具有Windows 丰富的图形功能，其功能与标准的PC 机无任何差别。本文提出的基于WinCE 的嵌入式智能调节器由CPU 板、信号输入、输出板卡（本板卡为智能性板卡）组成，具有结构简单、适用范围广的特点。

1 基于WinCE 嵌入式智能调节器的功能及特点

本调节器具有隔离的信号转换卡，高速板卡，采集信号，每秒采集60K 个数。根据采集的数据，动态计算机各种电参数，电流、电压的有效值，同时还计算有功功率、视在功率、无功功率、COS ∮；电量（Kwh）弧长等参数，并做相应的数值显示和曲线显示,见图1。

这些数值和曲线，非常直观的反映了电炉的所有电参数及他们的变化趋势、波动范围及数值大小，为工艺人员和操作员调整供电制度，调整控制参数，提供了有力的科学依据，同时也为设备人员检查设备运行状态是否良好，提供了有力的依据。

根据变压器的特性曲线，及不同运行的要求（如经济运行，最大生产率运行），调节器内置有三组用电曲线，用一个开关进行选择，以满足不同冶炼状态的要求，从而规范了用电制度，消除了班组之间人与人之间差异，实现了标准化操作，三组曲线可以在线修改；调节器设有三组灵敏系数，以满足不同的炉料，不同冶炼时期的需要，达到稳定电弧的目的，该系数可以在线修改；调节器设有补偿系数，以补偿三相伺服阀的差异，满足调节器的特性要求,该系数亦可在线修改；调节器运行精度可以调整，从而保证运行值与设定值之间的偏差≤3%；调节器采用专家系统和神经网络智能调节，电弧更稳定，三相电流，三相功率更加趋于平衡和一致；调节器具有手动和自动两种工作方式，且手动优先；调节器具有不导电炉料的保护功能；具有网络通讯功能；所有要修改的运行电流（即给定电流）各种控制参数，均需输入密码，以确保运行安全,见图2。

嵌入式智能调节器的信号输入、输出板卡为智能性板卡，具有独立的CPU，时钟为40MHZ，CPU 内不但具有数据采集程序，而且还有控制程序，一旦嵌入式的All—in—one 主板损坏，输入、输出板卡可以代替主板，对电极调节进行控制，在操作台面板上有选择开关，供选择，因此说嵌入式系统的可靠性是很高的。

2 嵌入式系统基本参数设定

由于本套设备控制部分均为统一标准设计，因此不同容量炉子只是配置参数不同而已，其余接线和硬件软件完全一样，这为多台不同容量炉子的备件供应和维护提供了很大的方便性。为了方便用户，在ANN 调节器中设有四个表格用户调整参数。

2.1 运行电流值的确定

ANN 调节器设有三档电流，用于不同冶炼状态下的电流值，该电流值是根据生产、工艺要求确定，每个工厂不同的炉子都有不同的设置。可以在一档下A、B、C 三相设不同的电流值，也可设同一数值。变压器各档下可以设不同的电流，其目的是为充分发挥变压器的能力，又与冶炼工艺紧密结合，达到省电、高效的目的。

2.2 灵敏度的调整

ANN 调节器设有三个灵敏度系数：

M2：用于保护设备，当频繁掉闸时，M2 应大于1，一般情况下应为1；

M1：用于提升电极，在点弧、穿井、精炼时电流波动总的趋势偏小，说明M1 值大了，应调小，反之M1 值应调大些。

M3：用于调整电极下降，在点弧、穿井、精炼时，电流波动冲击偏大，说明M3 值大了，应调小，反之M3 值应调大些。

正常值M 均为“1”。

上述M 值，每次调值量为0.01—0.02,要反复观察，不可过大调整，M 值的调整范围一般在0.7—2 之间，目前的M 值已经调好，不可大动，除非当前有一些重料、渣钢，此时才可调整M 值。此时M1、M3 均应调小，在现在的基础上往小调。

2.3 补偿系数设定

为了适应不同伺服阀的特性差异，设定了补偿系数，补偿系数分为上升和下降两个系数，定为“r”，某一相上升过快，上升的“r”应小于1，下降过快，下降的“r”应小于1，以保证上升、下降趋于一致，反之亦然。

调整范围0.85—1.2，默认值为1。

3 结束语

本调节器在操作系统WinCE、专家系统和神经网络控制软件下,采用数据采集软件和调节器控制软件完成对基本参数的最佳状态设定。通过在液压式炼钢电弧炉的成功投入,效果显著得到了用户的信赖和支持,这将为其他工业控制系统的智能发展给出新的思路和借鉴。

图1 调节器相应的数值显示和曲线显示

图2 输入密码界面

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