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基于CANopen协议的电动执行机构从站研究

程俊  
【摘要】: 电动执行机构是自动控制系统中的重要终端控制元件,被广泛应用于现代工业控制系统中,对阀门进行控制和调节。目前,我国工业中应用的大多是常规型电动执行机构,它存在控制精度低、操作维护难、可靠性不高、无网络通信功能等缺点,无法适应现代工业生产的要求。随着智能控制技术、通信技术和现场总线技术的发展,电动执行机构逐渐向智能化、数字化、网络化方向发展。因此,基于CANopen协议的总线型电动执行机构关键技术的研究,是一个非常具有实际应用价值的课题。 本文首先分析了常规型电动执行机构存在的不足,提出了一种基于CANopen协议的CAN总线电动执行机构设计方案,给出了这种总线型电动执行机构的整体结构图及其控制策略。接着详细剖析了CAN总线基础及CANopen协议,这为后面的软件设计部分奠定了很好的理论基础。 然后介绍了总线型电动执行机构硬件设计,其中主要介绍了控制器部分的电路设计,它包括电源电路、位置检测电路、红外通讯接口电路、CAN总线通讯接口电路、模拟量输入电路、模拟量输出电路、掉电保护电路等。 总线型电动执行机构的软件设计是本文的重点所在,主要包含电动执行机构控制程序设计和基于CANopen协议的CAN总线通讯程序设计,其中重点介绍了后者,其主要包括CAN底层通讯、对象字典的构建和访问、SDO通讯、PDO通讯、NMT状态机、Heartbeat报文等。 最后搭建了CANopen网络测试平台,对基于CANopen协议的电动执行机构从站进行测试,测试结果表明,所设计的总线型电动执行机构符合CANopen规范,其具有智能化、信息化、数字化等特点,实现了预期的设计目标。


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