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一种基于总线的智能型执行器系统设计

  在自动控制系统中,执行器同控制器或控制系统相连,共同实现对工业过程的控制。现场总线是过程控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三大技术领域相结合的产物。WorldFIP现场总线既是实时的,可预测的,又是面向未来的、能够和Internet连接的现场总线。本文对开发基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器的软硬件进行了探讨,包括:MCU控制板卡,通信板卡和驱动板卡,以及相关软件程序的设计与开发。

  1、引言

  现场总线是从20世纪80年代中期发展起来的。随着工业自动化与微处理器计算机网络的不断发展,要求有一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统以形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多点数字通信,实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。上世纪八、九十年代以来,逐步出现多种智能执行器,本文主要完成一种基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器设计。

  2、电动执行器硬件整体架构及框图

  

图1WorldFIP现场总线智能执行器控制器硬件框图

  整体硬件框图如图1。两条现场总线1,2互为热备份,连到通信板卡,通信板卡将总线活动转换为MCU能够理解的信息,完成总线变量、消息、事件的传递,它是WorldFIP现场总线通信协议的具体实现,它的设计也是本设计中的重点和难点。MCU是本仪表的处理核心,所有的程序、数据、算法、功能块和通信库都存储其中,用户程序使用它内置的通信库来完成与总线的数据交换,并按照总线指令驱动执行器输出,把执行器角位置经过A/D转换后送入总线,对执行器角位置的命令值和当前反馈值通过LCD进行实时显示。电源转换、电机的驱动与隔离以及角位置反馈都集成在驱动板卡上。

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