基于dsp微控制器和局域網(wǎng)控制器技術(shù)，提出了can總線智能電動(dòng)執(zhí)行器的設(shè)計(jì)。利用微型消息總線（mmb）技術(shù)，采用系統(tǒng)組態(tài)的方法，用svm-dtc控制算法實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行器電機(jī)的變頻調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)了智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本功能。其中帶can總線接口的dsp微控制器的選用，使得智能執(zhí)行器可以通過(guò)can總線保持實(shí)時(shí)通信，提高了執(zhí)行器的智能化水平。1 系統(tǒng)的硬件環(huán)境
隨著電子電路以及大規(guī)模集成電路的開發(fā)與應(yīng)用，各種高性能的電子器件和微處理器為智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開發(fā)研究奠定了基礎(chǔ)。本文執(zhí)行器的控制器由ti公司生產(chǎn)的tms320f2812及其外圍電路組成，以微型消息總線（mmb）為軟件的嵌入式系統(tǒng)。控制器的基本功能是：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，采集閥門的狀態(tài)信息、電壓電流、電機(jī)溫度、輸出力矩等，并加以分析、判斷，控制電機(jī)正常準(zhǔn)確運(yùn)行；可以實(shí)現(xiàn)智能校準(zhǔn)；只要在閥門的實(shí)際的全開和全關(guān)位置各按一次鍵即可；液晶實(shí)時(shí)顯示電動(dòng)閥門的開度及系統(tǒng)的工作狀況和故障；通過(guò)can總線保持與控制中心的通信或者現(xiàn)場(chǎng)儀表之間的通信。
1.1 執(zhí)行器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動(dòng)執(zhí)行器由驅(qū)動(dòng)控制器、三相異步電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分組成。其中驅(qū)動(dòng)控制器以tms320f2812dsp控制芯片為微控制器；電機(jī)采用三相異步電動(dòng)機(jī)，采用svm-dtc（空間矢量調(diào)制技術(shù)-直接轉(zhuǎn)矩控制）控制算法的交流變頻器，控制電機(jī)的運(yùn)行，輸出適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩控制執(zhí)行器的動(dòng)作。圖1為電動(dòng)執(zhí)行器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
電源逆變電路采用智能功率模塊（ipm）。ipm不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，而且還內(nèi)置有過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱等故障監(jiān)測(cè)電路，并可將監(jiān)測(cè)信號(hào)送往dsp進(jìn)行處理，是一種高性能的功率開關(guān)器件。
1.2 控制器的設(shè)計(jì)
本文選用ti公司的帶有can總線接口的32位嵌入式dsp控制芯片tms320f2812作為控制器核心，內(nèi)部軟件包括實(shí)時(shí)嵌入式多任務(wù)操作系統(tǒng)、構(gòu)件庫(kù)、以及以構(gòu)件裝配序列形式存在的應(yīng)用軟件。tms320f2812是一款高性能、低功耗的32位定點(diǎn)數(shù)字dsp芯片，它具有精簡(jiǎn)指令集計(jì)算（risc）功能、微控制器結(jié)構(gòu)、固件、工具裝置及高度的運(yùn)行速度和廣泛的適用性，從而可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、分析計(jì)算和控制顯示功能。并且，采用了由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、任務(wù)級(jí)組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)等構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控儀表軟件集成技術(shù)，支持在線組態(tài)，很適合用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制和總線系統(tǒng)。
1.3 can通信
本系統(tǒng)采用tms320f2812dsp信號(hào)處理器做為現(xiàn)場(chǎng)智能單元的微處理器，并利用了其中ecan模塊作為can控制器，ecan模塊是ti公司新一代產(chǎn)品dsp芯片tm320f28x的32位can控制器，是基于ti公司tms470系列微控制器使用的can控制器（hecc，high-end can controller）發(fā)展而來(lái)的。它*兼容can2.0b協(xié)議，能在有干擾的環(huán)境里使用上述協(xié)議，能與其他控制器串行通信，是一種具有通用性和魯棒性的串行通信接口，因此可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器與上位機(jī)或者現(xiàn)場(chǎng)其他設(shè)備的實(shí)時(shí)通信，增加了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)性和可靠性。
1.4 保護(hù)功能
在執(zhí)行器運(yùn)行的過(guò)程中，dsp芯片連續(xù)監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的電流電壓，并根據(jù)所測(cè)的電壓電流值計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)的力矩，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電壓、過(guò)電流及過(guò)力矩的時(shí)候，dsp控制器就會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，切斷電動(dòng)機(jī)電源同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。電動(dòng)機(jī)繞組中的溫度傳感器連續(xù)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際溫度，可實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警和過(guò)熱保護(hù)。在閥門卡住的情況下保護(hù)功能還可以避免電動(dòng)機(jī)被燒壞，倘若發(fā)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)不動(dòng)作，控制器便會(huì)切斷電源并報(bào)警。此外，當(dāng)發(fā)生控制信號(hào)斷路等緊急情況時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)便會(huì)以預(yù)先設(shè)定的緊急速度運(yùn)行到緊急狀態(tài)位置，緊急狀態(tài)位置用戶可以根據(jù)具體情況選擇，如全開、全關(guān)及保位等選項(xiàng)。