[发明专利]冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能电动执行机构控制技术，特别涉及一种Profibus DP冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统。

背景技术

电动执行机构是自动化领域三大主要仪表之一，广泛应用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。随着现场总线技术在工业过程控制领域的应用，自动化系统的网络化，现场总线已经成为目前流行的自动化仪表控制技术。原有的Profibus DP智能电动执行机构采用Profibus DP现场总线后具有开放性，数字化，双向，多点通信等优点，但随着自动化控制系统对仪表可靠性要求的不断提高，均希望现场总线产品能实现冗余功能，与此同时，国内市场由于高可靠性的需求，希望执行机构产品在带冗余现场总线的同时，也能实现模拟量控制。

目前，国内市场开发过带现场总线的智能电动执行机构，也开发过模拟量控制的智能电动执行机构，但没有两者结合的产品，而且之前的现场总线模块结构复杂，成本高，维护困难，在实际工业生产中，开发现场总线兼模拟量控制的智能电动执行机构产品，成为了国内的一个流行趋势。因此研发具有自主知识产权的基于Profibus DP冗余通信技术兼模拟量控制技术的智能电动执行机构具有很大的现实意义。

发明内容

本发明是针对现有Profibus DP智能电动执行机构无法实现模拟量控制及高可靠性的问题，提出了一种冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统，在智能电动执行机构Profibus DP冗余通信功能的基础上增加了模拟量控制，可以对模拟量控制信号和Profibus DP现场总线控制信号进行任意组合，典型设置为：控制部分通过传统模拟量实现，信息反馈及故障诊断等通过Profibus DP信号实现。该功能的实现严格按照<Profibus Specification:Slave Redundancy V1.2>（现场总线标准：从设备冗余的要求V1.2），同原有Profibus DP冗余智能电动执行机构一样，该标准型产品也可通过现场总线进行远程监控和设置，可通过红外遥控器设定全部的设置参数，如控制方式、比例远程控制和输出报警开关组态等；此外，模拟量控制技术是DCS系统成熟的控制技术，便于设计具有高可靠性的Profibus DP现场总线兼模拟量控制技术的控制系统。 

本发明的技术方案为：一种冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统，包括两个微控制单元，辅助微控制单元包括人机显示界面、位置发送器、DP通信卡、电源模块和低功耗处理电路；主控微控制单元包括驱动电路、信号处理电路和电子力矩检测电路；主控微控制单元和辅助微控制单元之间通过RS-232交换数据；4～20mA模拟量输入信号经过信号处理电路处理后送主控微控制单元，电子力矩检测电路输出信号送主控微控制单元，辅助微控制单元接收位置发送器送来的位置检测信号处理后送主控微控制单元，主控微控制单元输出控制信号到驱动电路，驱动电路输出控制三相电机运动，位置发送器检测三相电机运动信号再反馈回辅助微控制单元；人机界面设定参数输出到辅助微控制单元，辅助微控制单元输出状态值给人机界面显示；辅助微控制单元通过DP通信卡与Profibus DP主站通讯。

所述辅助微控制单元选用PIC18F87K90，带两个增强型 USART串行通信模块，可接一块或两块DP通信卡。所述DP通信卡由AT91SAM7SE256处理器，SPC42，串口控制电路， RS485驱动电路构成，两块DP通信卡通过串口控制电路协调交换数据，RS485驱动电路与Profibus DP主站连接。

本发明的有益效果在于：本发明冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统，首先，兼容原有Profibus DP冗余通信协议功能；其次，智能电动执行机构也可实现模拟量控制，可以对模拟量控制信号和Profibus DP现场总线控制信号进行任意组合。对于原有的Profibus DP冗余控制系统而言，可基本不用改动系统布线，维护原有投资；再次，模拟量控制是DCS系统成熟的控制技术，提高了智能电动执行机构的高可靠性，从而进一步提高了Profibus DP现场总线兼模拟量控制系统的可用性。

附图说明

图1为本发明冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统原理框图；

图2为本发明冗余现场总线兼模拟量控制的智能电动控制执行系统通信框图；

图3为本发明双通道DP冗余+4-20mA输入示意图；

图4为本发明单通道DP通信+4-20mA输入示意图；

图5为本发明双通道DP通信示意图；