慧聪泵阀网：摘要：基于DSP微控制器和局域网控制器技术，提出了CAN总线智能的设计。利用微型消息总线（MMB）技术，采用系统组态的方法，用SVM-DTC控制算法实现了执行器电机的变频调速控制，实现了智能电动执行机构的基本功能。其中带CAN总线接口的DSP微控制器的选用，使得智能执行器可以通过CAN总线保持实时通信，提高了执行器的智能化水平。
1.1执行器的系统结构
本系统设计的由驱动控制器、三相异步电机和机械传动执行机构三部分组成。其中驱动控制器以TMS320F2812DSP控制芯片为微控制器；电机采用三相异步电动机，采用SVM-DTC（空间矢量调制技术-直接转矩控制）控制算法的交流变频器，控制电机的精确运行，输出适当的转矩控制执行器的动作。图1为电动执行器的系统结构。
电源逆变电路采用智能功率模块（IPM）。IPM不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且还内置有过电压、欠电压、过电流、过热等故障监测电路，并可将监测信号送往DSP进行处理，是一种高性能的功率开关器件。
1.2CAN通信
本系统采用TMS320F2812DSP信号处理器做为现场智能单元的微处理器，并利用了其中eCAN模块作为CAN控制器，eCAN模块是TI公司新一代产品DSP芯片TM320F28x的32位高级CAN控制器，是基于TI公司TMS470系列微控制器使用的高端CAN控制器（HECC，High-endCANController）发展而来的。它完全兼容CAN2.0B协议，能在有干扰的环境里使用上述协议，能与其他控制器串行通信，是一种具有通用性和鲁棒性的串行通信接口，因此可以实现电动执行器与上位机或者现场其他设备的实时通信，增加了现场设备的实时性和可靠性。
1.3保护功能
在运行的过程中，DSP芯片连续监视电动机的电流电压，并根据所测的电压电流值计算执行机构的力矩，当出现过电压、过电流及过力矩的时候，DSP控制器就会发出控制信号，切断电动机电源同时发出报警信号。电动机绕组中的温度传感器连续检测电动机的实际温度，可实现温度报警和过热保护。在阀门卡住的情况下保护功能还可以避免电动机被烧坏，倘若发现一定时间内不动作，控制器便会切断电源并报警。此外，当发生控制信号断路等紧急情况时，执行机构便会以预先设定的紧急速度运行到紧急状态位置，紧急状态位置用户可以根据具体情况选择，如全开、全关及保位等选项。
执行机构具有掉电保护功能。运行当中电源中断，RAM中的数据丢失。为将掉电造成的数据丢失的影响降到最低，执行机构每隔一定时间向EEPROM中写入系统运行参数，使得参数不一致的时间间隔非常小。
2软件设计
2.1程序总体结构
为了提高程序的可靠性和可理解性，便于编写、调试、修改和增删，采用模块化设计思想，即将程序设计成相对独立的子程序，这样有利于程序的移植和修改。分成通信、控制和管理3部分。其中通信程序完成软件协议规范所规定的具体任务。采用通信程序对事件状态的轮询和CAN中断相结合来实现设计。要传送的数据有阀门的实际开度和各种参数、故障报警时的数据等，在上位机向电动执行器发出请求数据要求且电动执行器收到数据时，电动执行器将现场采集的数据打包发送给上位机。当现场出现故障时，电动执行器则不等上位计算机发出请求数据要求，就将故障数据发送。电动执行器可以接收来自上位机的控制信息，进行相应的动作。
控制任务是对过程变量进行采样，数据处理以及根据可能的算法和控制方式进行计算和输出等。由于电动机的惯性、位反信号的滞后等原因，在控制算法中采用了本课题组自行研发的SVM-DTC控制算法来实现对电机转速较为精确的控制。智能变频在调节过程中，伺服电机运行速度是变化的。在输入信号和位置反馈信号偏差较大时，电机运行速度比普通电动执行器快，加速调节作用。但随着输入信号和位置反馈偏差信号减小时，伺服电机运行速度会变慢，执行器的运行速度也会随之下降。越接近平衡点伺服电机运行速度会越慢。在平衡点附近执行器会一点点打开和关闭，其结果是大大提高了执行器的微调作用和定位精度。
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