0 前言
电动执行机构是闸阀控制系统关键的智能终端，它对全部闸阀自动控制系统的可靠运作、稳定性及其调整质量的好坏有着非常大的危害。传统式的闸阀电动执行机构通常存有准确度低、稳定性差、不可以与电脑实现通讯、维护保养艰难等不够。
近些年，电子信息技术和互联网技术应用的发展，给闸阀控制系统的进步提供了新的突破口。CAN(controller area network)系统总线是一种合理适用分布式系统操纵或同步控制的全智能化的计算机接口。
文中对于传统式闸阀电动执行机构存在的问题，设计方案了一种根据DSP2812的CAN总线智能化闸阀电动执行机构。该设计方案不但使系统软件精度拥有可靠保证，并且根据全自动复位可对阀体的有关主要参数开展全自动整定值。
1 系统软件硬件开发
伴随着电子线路及其规模性集成电路设计的研发与运用，各种各样性能的电子元器件和微控制器为智能化电动执行器的研发科学研究打下了基本。文中所制定的控制模块由TI公司生产制造的TMS320 F2812处理芯片以及外围电路构成。该控制板可以完成当场信息的即时收集，包含闸阀的情况信息内容、电流电压、电动机环境温度、导出扭矩等数据信息，并具体分析、分辨，使操纵电动机正常的精确地运作。只需在闸阀的具体开全和关完部位各功能键一次，就可以完成智能化校正。系统软件根据液晶显示屏即时表明电动调节阀的开启度及操作系统的运行情况和常见故障；根据CAN总线维持与监测中心的通讯或是当场仪表盘中间的通讯。
1.1 整体构造
本控制系统的智能化闸阀电动执行机构由推动控制板、三相异步电机和齿轮传动执行器这3部份构成，系统软件整体构造如下图1所显示。
图1中：推动控制板以TMS320 F2812DSP操纵处理芯片为微处理器；电动机选用三相沟通交流稀土永磁感应电机，它根据室内空间矢量素材调配技术性中的立即转距控制系统(SVM2DTC)来调节沟通交流输出功率逆变电源，进而操纵马达的精准运作并导出适度的转距，及其操纵闸阀电动执行机构的姿势。
电动机的输出功率光耦电路关键由电流量谐振电路、电流量滞环较为电源电路、单脉冲分派电源电路、常见故障导出维护电源电路和IPM智能化控制模块以及外围电路构成。以智能化功率模块(IPM)为关键的三相沟通交流输出功率逆变电源不但集成化了输出功率开关元器件和光耦电路，并且还自带有欠压保护锁住、过电流保护、过流保护及其超温维护等常见故障检测电源电路；与此同时，它可将检测数据信号送到DSP控制板开展解决，是一种性能卓越的输出功率光耦电路。
1.2 控制系统设计
现阶段，选用8位或16位微处理器的智能控制系统机器设备或仪表设备仅可进行简易、低速档的传输数据，但无法达到工业生产当场的可靠性和安全性规定，尤其是当联接要求较多或操纵每日任务较繁杂时，运作处理速度较弱。因而，文中采用了TMS320F2812操纵处理芯片做为控制板关键。控制板内部结构手机软件包含即时内嵌式多个任务电脑操作系统、预制构件库及其以预制构件安装编码序列方式出现的系统软件。根据独特运用的内嵌式嵌入式操作系统，对该处理芯片开展科学合理的线程同步，以符合工业生产当场对处理速度和安全性的规定。
TMS320 F2812处理芯片是TI公司发布的一款性能卓越、功耗低的32位指定快速数据DSP芯片。它选用8级命令生产流水线、单周期时间32×32位MAC作用、每秒最大可实行1.5万件命令(150MIPS)，确保了操控和信号分析的高频率性和处理速度。此外TMS320F2812处理芯片上还集合了充足的外界网络资源，包含16路12位ADC、16路PWM导出、3个32位通用性计时器、128kB的16位Flash存贮器、18kBRAM存贮器、可适用45个外场终断的外场终断拓展控制模块(PIE)的并具备McBSP、SPI、SCI和可拓展的CAN总线等插口。该处理器具备精简指令集测算、微处理器构造及其迅速的运作效率和普遍的适用范围等作用，进而可以完成当场数据的采集、剖析测算和操纵表明。当场智能化测控仪表手机软件集成化技术性包含即时多个任务电脑操作系统、实时监控系统手机软件、每日任务级plc触摸屏、实时数据库等。因而，适用线上组态软件可以适用电机控制系统、电源电路、智能传感器技术设计方案、工业生产当场调节和系统总线系统软件等主要用途。
1.3 CAN通讯控制模块设计方案
控制器务必根据CAN串行通讯接口才可以接入到CAN总线。普遍的CAN串行通讯接口设计方案有2种方法：①选用带CAN控制板的微处理器加CAN光纤收发器构成串行通讯接口；②选用单独CAN控制板加CAN光纤收发器构成串行通讯接口。本系統选用第一种计划方案，即选用TMS320F2812 DSP数据信号转换器作为当场智能化模块的微控制器，运用eCAN控制模块做为CAN控制板。eCAN控制模块是TI公司新一代商品TM320F28x系列DSP芯片的32位高端CAN控制板，它是根据TI公司TMS470系列产品微处理器应用的高档CAN控制板HECC(high-end CAN controller)发展趋势而成的。它能在有影响的条件里彻底兼容并应用CAN2.0B协议书，是一种具备实用性和可扩展性的串口通信插口。因而，可以完成闸阀电动执行机构与施工现场别的设施的即时通讯，提升了当场设施的可靠性和稳定性。
本体系采用TI公司生产制造的CAN光纤收发器SN65HVD-230。该收发器工作标准电压为3.3V，连接点上电位移对系统总线上的其它连接点并没有危害，在电噪音非常大的自然环境里能靠谱地建立与数据信号转换器及其别的节点的通讯。根据TMS320F2812的CAN总线智能化闸阀电动执行机构系统软件的CAN串行通讯接口如下图2所显示。
1.4 维护作用
在闸阀电动执行机构运作的历程中，DSP2812处理芯片持续监控三相沟通交流稀土永磁同步电机的交流电和工作电压，并依据被测电流量和电流值，测算闸阀电动执行机构执行器的扭矩。当发生过压、过电流量及过扭矩的情形时，DSP数据信号转换器便会传出调节数据信号，断开电机开关电源，传出报警系统。三相沟通交流稀土永磁感应电机绕阻中的温度感应器持续检验电机的真实环境温度，可以保持环境温度警报和超温维护。在闸阀卡死的情形下，控制板便会断开主机电源并警报。除此之外，当产生操纵数据信号短路等突发状况时，闸阀电动执行机构的执行器便会以事先制定的应急速率运作到紧急状况部位，客户可以按照实际情况开展挑选紧急状况部位，如开全、关完及其保位等选择项。闸阀电动执行机构还具备断电维护作用，运作环节中假如开关电源终断，RAM中的信息可能遗失。为了更好地使开关电源关闭电源导致内容丢失的危害降至最少，闸阀电动执行机构执行器每过一定周期向EEPROM中载入系统软件运转主要参数，使参数不一致的间隔时间十分小。
2 软件开发
根据DSP2812的CAN总线智能化闸阀电动执行机构软件开发主要包含通讯、操纵和管理方法这3个层面。在其中通讯程序流程进行智能化闸阀电动执行机构与DSP2812控制板中间的双重数据通讯。智能化闸阀电动执行机构要传输的数据信息有阀门的具体开启度和各种各样主要参数及其常见故障告警时的信息等。在控制板DSP向电动执行机构发出请求数据信息规定且智能化闸阀电动执行机构接到信息时，智能化电动执行机构将当场数据采集的数据信息装包发给控制板DSP。当当场出现异常时，智能化闸阀电动执行机构则在控制板DSP发出请求数据信息规定前，就推送常见故障数据信息。智能化闸阀电动执行机构可以接受来源于DSP控制板的调节信息内容，并完成相对应的姿势。本系統采取模块化设计的编程设计方式 。其主操作程序如下图3所显示。子程序首要实现操作系统的复位、初始值的辨别及其运行、运作程序段的启用。系统软件依据读取到的命令明确体系的运行模式、维护保养系统软件正常的运作、通讯和展示等工作中。
智能化闸阀电动执行机构的调节部位主要是完成闸阀地方的调节作用，与此同时要考虑到姿势时间延迟及其过流保护尺寸的设定；其首要目标是对全过程自变量开展取样、数据处理方法及其依据很有可能的计算方法和调节方法开展测算和导出。为了更好地摆脱因为电机的惯性力及其位反数据信号的落后等因素导致的不够，在控制系统中选用了带自调节函数公式的模糊PID控制板来达到对直流无刷电机转速比比较准确的操纵。但鉴于该模糊PID控制板输入输出的调节变量是离开的，因而，本系统软件又引入了二元函数Lagrange插值算法，便于得到持续精准的调节变量，进而清除控制板的调整过流保护和静态数据偏差。调整函数公式的选用形式是：当误差大时，对偏差的危害给与很大的权重值，以尽早清除误差，提升响应时间；当误差较钟头，为防止系统软件的超调，对误差转变的危害给与很大的权重计算，以尽早进到稳定。本对系统三相沟通交流永磁同步电机的操纵是使用根据DSP2812的CAN总线自动控制系统来进行的。选用SVM2DTC控制系统，完成直流电机的准确操纵及其软性启停功能，可以合理地降低起停对阀体的设备冲击性，最大限度地维护闸阀。
管理流程包含LCD显示、管理方面方法、故障灯标示、解决客户功能键的检测和回应、系统对的断电维护、实行终断服务项目程序段和系统对本身的自确诊全过程。
3 结语
当智能化闸阀电动执行机构与计算机接口联接时，智能化电动执行器就变成了计算机接口自动控制系统中的一块当场仪表盘。这时它不但具备电动执行器的作用，并且还具备操纵、计算和通讯等作用，与此同时可以达到网络化管理。
根据DSP2812的CAN总线智能化闸阀电动执行机构选用三相沟通交流稀土永磁感应电机做为交流伺服电机，以TMS320F2812 DSP为控制板，真真正正完成了电动调节阀的智能化和智能化系统。这类系统总线型智能化闸阀电动执行机构具备稳定性高、方便使用、通讯作用强、确诊维护功能齐全、适应能力普遍等优势。伴随着计算机接口关键技术的深层次，它将给系统总线型智能化闸阀电动执行机构产生广泛的发展前途。
咨询需求
