基于CAN总线的智能执行器的研究开发

论文摘要

智能电动执行器是过程控制系统中必不可少的组成部分,直到九十年代,国内在智能执行机构方面的研究才刚刚开始,并且功能各有不同,特别是具有现场总线的智能型执行器将是今后执行机构发展的必然方向,而CAN总线经实践检验是最可靠最有前途的现场总线之一。本课题基于CAN总线的智能执行器进行了研究与开发,采用ATmegal16单片机构成微机型智能系统,实现了对阀位的数字化检测和控制、现场仪表诊断的功能;引入现场总线的技术,通过远程通讯,实现了集中控制及分散处理,解决了现场信号的高精度检测、双向传输问题。本课题主要完成了智能电动执行器的总体方案设计,对微处理器进行了选型及设计,CAN总线控制及接口的设计与实现,电子开关和显示器的选择,电机正反转触发和换向控制电路、PWM输出等外围电路的设计与实现,系统的可靠性分析和抗干扰设计,并进行了系统的试验测试。测试表明,本智能型执行器性能稳定、灵敏度高、操作方便、抗干扰能力强,达到了产品预期的设计目标,具有良好的应用价值和开发前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 概述
• 1.1 自动化仪表的发展
• 1.2 现场总线的起源与背景
• 1.3 电动执行器的发展
• 1.3.1 普通电动执行机构
• 1.3.2 智能型电动执行机构
• 1.3.3 基于CAN 总线的智能执行机构
• 1.4 项目的来源、课题研究的内容
• 1.4.1 项目的来源
• 1.4.2 课题的研究内容
• 2. 基于CAN 总线的智能型执行器设计
• 2.1 总体方案的设计
• 2.1.1 智能型执行器的系统结构
• 2.1.2 智能电动执行器的各组成部分
• 2.1.3 智能电动执行器控制器原理
• 2.2 CAN 总线的智能型执行器的硬件设计
• 2.2.1 微处理器的选型
• 2.2.2 CAN 接口硬件设计
• 2.3 伺服电机驱动及电子开关
• 2.3.1 伺服电机控制电路
• 2.3.2 正反转触发和换向控制电路
• 2.4 其他硬件电路设计与实现
• 2.4.1 控制信号输入电路
• 2.4.2 A/D 转换实现
• 2.4.3 阀位反馈信号输出电路
• 2.4.4 输出电路
• 2.4.5 显示电路
• 2.4.6 红外收发电路
• 2.5 智能执行器的软件方案设计
• 2.5.1 主程序模块
• 2.5.2 CAN 总线节点通信程序模块
• 3 系统的可靠性设计及抗干扰设计
• 3.1 系统可靠性设计
• 3.2 干扰的来源及分析
• 3.2.1 干扰源分类
• 3.2.2 电路的干扰分类
• 3.2.3 干扰的途径
• 3.3 硬件抗干扰原则
• 3.3.1 干扰抑制的基本原则
• 3.3.2 单片机测控系统抗干扰技术的内容
• 3.4 智能执行机构硬件抗干扰措施
• 3.4.1 提高电源可靠性
• 3.4.2 接地系统抗干扰技术
• 3.4.3 静电和电磁干扰的抑制
• 3.4.4 其它一些抗干扰措施
• 3.5 智能执行机构软件抗干扰措施
• 4. 实验与调试
• 4.1 实验设备
• 4.2 实验室模拟调试
• 4.3 实验结论
• 结论
• 致谢
• 参考文献