具有冗余功能的profibus總線型電動執行機構控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電動執行器技術領域，尤其涉及一種具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器。
【背景技術】
[0002]電動執行機構是工業過程控制系統中的末端執行設備，其主要作用是將控制系統發出的控制信號轉換成相應的動作，達到控制閥門內截流件的位置或其他調節機構位置的目的，被廣泛應用于電力、冶金、石化、供熱、水泥、建材、輕紡、食品等行業。目前工業過程控制系統主要以集散式控制系統為主，電動執行機構普遍采用4?20mA直流模擬信號作為控制信號，然而采用模擬控制方式的工業控制系統存在抗干擾能力差、可靠性差等問題。隨著基于現場總線技術的發展，PROFIBUS-DP協議(PROcess FIeldBUS-Decentral izedPerphery，現場總線-DP協議)越來越多地被用于工業過程控制系統中，因此，迫切地需要一種將現場總線技術應用于電動執行機構控制系統中，實現了全數字化的現場總線控制產品O
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，達到抗干擾能力強、可靠性高的目的，并能夠實現全數字化控制。
[0004]本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器包括第一微處理器、第二微處理器和第三處理器，第一微處理器分別與第二微處理器和第三微處理器都通過串行通信接口雙向連接，第一微處理器通過I/O接口分別與按鍵及顯示模塊相連接，第一微處理器通過A/D接口接收位置信號，通過光電隔離電路接收報警信號，通過I/O接口輸出電機控制信號，所述第二微處理器于第三處理器分別通過VPC3+C總線接口電路與ADM2486接口電路相連接。
[0005]本實用新型的優點和積極效果是:
[0006]1、本控制模塊采用VPC3+C總線接口電路實現精確的PR0FIBUS-DP數字信號控制功能，增加了傳輸數據信息承載量和多樣性，徹底解決模擬信號傳輸中的損耗和干擾，提高了抗干擾能力，同時采用ADM2486接口電路進行RS485通信控制，提高了控制模塊的穩定性。
[0007]2、本控制模塊采用三個微處理器結構，三個微處理器分別執行不同的任務，三個微處理器之間相互通信有效地提高了控制模塊的穩定性和可靠性，同時提高了處理速度。
[0008]3、本控制模塊采用兩款高集成度、高性能的微處理器使得電路簡單、外圍器件少，其將各個功能塊集成到一個模塊中，實現控制模塊的高精度、緊湊化、一體化的效果。
[0009]4、本實用新型采用三微處理器結構并通過VPC3+C總線接口電路和ADM2486接口電路實現基于PR0FIBUS-DP現場總線的數字化控制，提高了控制模塊的穩定性和可靠性，實現了控制模塊的高精度、緊湊化、一體化的效果。
[0010]優選地:所述第一微處理器還通過I/O接口連接紅外接收電路。
[0011 ]優選地:所述紅外接收電路采用了 SC9149A解碼芯片。
[0012]優選地:所述報警信號包括執行機構的限位報警信號、力矩報警信號和溫度報警信號。
[0013]優選地:所述顯示模塊為LED數碼顯示管。
[0014]優選地:所述第一微處理器為PIC46K80芯片，所述第二微處理器和第三微處理器為ATMEGA162芯片，所述光電隔離電路采用了 SFH6156-3芯片。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的結構框圖；
[0016]圖2是本實用新型的第一微處理器控制部分的電路圖；
[0017]圖3是本實用新型的紅外接收電路部分的電路圖；
[0018]圖4是本實用新型的光電隔離電路部分的電路圖；
[0019]圖5是本實用新型的第二與第三微處理器與VPC3+C總線接口電路連接的電路圖；
[0020]圖6是本實用新型的ADM2486接口電路部分的電路圖。
【具體實施方式】
[0021]為能進一步了解本實用新型的
【發明內容】
、特點及功效，茲舉以下實施例詳細說明如下:
[0022]請參見圖1，本實用新型由第一微處理器、第二微處理器、第三微處理器、光電隔離電路、按鍵、紅外接收電路、顯示模塊、VPC3+C總線接口電路及ADM2486接口電路連接構成，在本實施例中，第一微處理器選用了MIROCHIP公司的PIC46K80高性能微處理器，PIC46K80微處理器具有集成A/D轉換器、看門狗電路、Flash和EEPROM等功能，第二微處理器選用了ATMEGA162高性能微處理器，ATMEGA162具有片內RAM區大、高速、低功耗的特點。第一微處理器通過I/O接口分別與按鍵、紅外接收電路及顯示模塊相連接，按鍵操作或紅外接收電路可以接收用戶發出的命令，用戶既可以采用按鍵操作方式，也可以采用紅外遙控器操作方式，采用兩種操作控制方式更加方便了用戶的使用;顯示模塊用來顯示執行機構的運行狀態信息和參數設定信息，該顯示模塊為LED數碼顯示管。第一微處理器通過A/D接口與輸入的位置信號相連接，第一微處理器的A/D接口能夠將位置信號由模擬信號轉換為數字信號，第一微處理器通過光電隔離電路與輸入的報警信號相連接，完成對位置信號及報警信號的數據采集。第一微處理器對采集的數據及從第二和第三微處理器接收來的信息進行分析處理后，通過I/O接口輸出電機控制信號控制執行機構的運行。第一微處理器與第二和第三微處理器通過串行通信接口雙向連接，第二和第三微處理器通過VPC3 + C總線接口電路與ADM2486接口電路相連接，第二和第三微處理器將VPC3+C總線接口電路接收的上位機的控制數據翻譯處理后通過串行通信接口傳送給第一微處理器，同時將第一微處理器的反饋信息通過總線協議芯片發送給上位控制系統。
[0023]下面對各部分電路具體說明:
[0024]第一微處理器控制部分的電路如圖2所示，其主要包括第一微處理器PIC46K80芯片、晶振電路和專用的復位芯片，所有的軟件程序和系統參數分別存儲在PIC46K80芯片的Flash和EEPROM中，晶振電路向PIC46K80芯片提供穩定的時鐘信號；復位電路選用IM809專用的復位芯片保證PIC46K80在穩壓電源低于4.2V的情況下復位。PIC46K80分別與光電隔離電路、按鍵、紅外接收電路、LED數碼顯示管及第二和第三微處理器ATMEGA162相連接，主要完成:限位報警信號、力矩報警信號和溫度報警信號等報警信號及位置信號的采集和處理；按鍵操作及紅外遙控信號的接收與處理;執行機構運行狀態信息、參數設定信息的顯示;接收第二和第三微處理器傳輸的數據并結合本地采集的信息進行處理并將處理結果傳輸給第一微處理器，同時對執行機構進行控制。
[0025]紅外接收電路部分的電路如圖3所示，該電路采用了與遙控器發射芯片SC9148相配對使用的紅外遙控接收解碼芯片SC9149A，其通過紅外線接收頭將接收的信號經過反相器后送到SC9149A芯片的接收引腳，經過SC9149A芯片的解析后再從其相應的引腳經過反相器后送到第一微處理器的I/O端口，從而完成紅外遙控操作功能。
[0026]光電隔離電路部分的電路如圖4所示，該電路采用了光耦芯片三個SFH6156_3對執行機構的限位報警、力矩報警和溫度報警等開關量信號進行光電隔離，然后送到第一微處理器的I/o端口，采用光電隔離電路避免了上述報警信號對第一微處理器的干擾。
[0027]第二和第三微處理器與VPC3+C總線接口電路連接部分的電路如圖5所示，第二和第三微處理器ATMEGA162控制VPC3+C總線接口電路，并通過串行通信接口完成與第一微處理器PIC46K80的數據交換。由于ATMEGA162內部集成了看門狗電路和1280字節的片內RAM，使得其控制VPC3+C總線接口電路的電路簡單、控制靈活，對于ATMEGA162而言，VPC3+C總線接口電路相當于它擴展的一個外部RAM，通過數據/地址復用總線(DB0?DB7)和地址線(ΑΒ0?AB3)與ATMEGA162的PA口和PC 口相連，VPC3+C總線接口電路的地址范圍從0x1000到OxlFFF0
[0028]ADM2486接口電路的電路如圖6所示，由于ADM2486接口電路具有抗干擾能力強、可靠性高、速度快等特點，可提高系統的可靠性水平和消除外界的干擾信號。
[0029]本實用新型的工作原理為:工業過程控制系統通過總線電纜將控制命令通過ADM2486接口電路傳送給VPC3+C接口電路，第二微處理器將VPC3+C接口電路中的接收數據翻譯后通過串行通信接口再傳送給第一微處理器，第一微處理器根據接收到的數據并結合本地采集的信息，經過運算處理后，再控制執行機構動作，同時將采集到的當前位置信息、故障報警信息和工作狀態信息經過微處理器第二微處理器、VPC3+C接口電路、ADM2486接口電路以及總線電纜回傳到工業過程控制系統，至此實現上位系統對執行機構的遠程控制。
[0030]本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:包括第一微處理器、第二微處理器和第三處理器，第一微處理器分別與第二微處理器和第三微處理器都通過串行通信接口雙向連接，第一微處理器通過I/O接口分別與按鍵及顯示模塊相連接，第一微處理器通過A/D接口接收位置信號，通過光電隔離電路接收報警信號，通過I/O接口輸出電機控制信號，所述第二微處理器于第三處理器分別通過VPC3+C總線接口電路與ADM2486接口電路相連接。2.如權利要求1所述的具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:所述第一微處理器還通過I/O接口連接紅外接收電路。3.如權利要求2所述的具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:所述紅外接收電路采用了 SC9149A解碼芯片。4.如權利要求1至3任一項所述的具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:所述報警信號包括執行機構的限位報警信號、力矩報警信號和溫度報警信號。5.如權利要求1至3任一項所述的具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:所述顯示模塊為LED數碼顯示管。6.如權利要求1至3任一項所述的具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器，其特征是:所述第一微處理器為PIC46K80芯片，所述第二微處理器和第三微處理器為ATMEGA162芯片，所述光電隔離電路采用SFH6156-3芯片。
【專利摘要】本實用新型屬于電動執行器技術領域，尤其涉及一種具有冗余功能的PROFIBUS總線型電動執行機構控制器。包括第一微處理器、第二微處理器和第三處理器，第一微處理器分別與第二微處理器和第三微處理器都通過串行通信接口雙向連接，第一微處理器通過I/O接口分別與按鍵及顯示模塊相連接，第一微處理器通過A/D接口接收位置信號，通過光電隔離電路接收報警信號，通過I/O接口輸出電機控制信號，所述第二微處理器于第三處理器分別通過VPC3+C總線接口電路與ADM2486接口電路相連接。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205247138
【申請號】CN201521039837
【發明人】宋喆, 劉偉, 張中遠, 安文彬
【申請人】天津市津達執行器有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2015年12月11日