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基于工业以太网的电动执行机构的设计和开发

徐毓军  
【摘要】: 随着信息技术和自动化技术的发展,智能化、数字化和网络化代表了现代工业控制仪表的发展方向。而控制网络也在不断变革,特别是工业以太网因为其自身的众多优点,而被国内外自动仪表厂家看好,为此对工业以太网的研究被国家列为“十五”期间的“863”重点项目,本课题就是该项目的一个重要组成部分。 本文的主题是基于工业以太网的电动执行机构的设计和开发。研究的基本目的是开发出符合工业以太网要求的电动执行器,并且同时实现变频调速功能,以符合国外同类产品的发展趋势。 本文首先介绍了工业仪表、特别是电动执行机构和工业控制网络的发展历史和发展趋势,并简要介绍了嵌入式系统在仪表中的应用前景,为系统的总体设计提供思路和方向。 然后,本文以主要篇幅来介绍该执行机构的设计和开发实现过程。这些工作主要包括:对电动执行机构的主电路和控制软硬件进行系统分析和总体设计,为后续开发工作做好铺垫;对电动执行机构主电路进行设计和开发,主要是实现交-交变频的电力电子电路及与之相关的保护电路;对电动执行机构的控制电路进行设计和开发,主要包括对变频电路的控制,人机界面的设计,执行机构位置测量电路的实现,串口通信的实现等;在工业以太网方面,本文介绍了工业以太网技术和国内外几种典型的工业以太网协议,并着重介绍了用于工业过程控制的EPA协议,并对其进行了分析。然后结合实际项目,借鉴了EPA协议,实现了电动执行机构的工业以太网通信。 本文最后对设计开发过程中所遇到的经验教训进行了总结,对进一步改进该产品提出了自己的意见,并对国内控制网络和工业以太网的发展和推广提出了自己的看法和展望。


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