《基于dsp实现的sdz智能电动执行机构.》

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1、基于DSP实现的SDZ智能电动执行机构SDZintelligentelectricactuatorbasingonthedigitalsignalprocessor王良旺杨佃福（清华大学自动化系，北京100084）摘要论述了SDZ智能电动执行机构的设计与开发。结合SDZ执行机构的功能特点，介绍了智能电动执行机构的基本功能。给出了系统的硬件结构以及程序的总体设计。关键词电动执行机构数字信号处理器智能功率模块AbstractThedesignanddevelopmentoftheSDZintelligentelectricactuatorareexpounded.Combiningwi

2、ththefunctionsandcharacteristicsoftheSDZelectricactuator,thepaperintroducesthebasicfunctionsoftheintelligentelectricactuator.Thesystemhardwarearchitectureandthegeneraldesignoftheprogramaregiven.KeywordsElectricactuatorDigitalsignalprocessorIntelligentpowermodule0引言在流程工业控制系统中，电动执行机构接收控制系统的输出指令并

3、将其转变为阀门位置，实现最终的控制作用；执行机构的控制精度、可靠性对控制系统的影响是至关重要的。随着微电子技术以及通信技术在自动化控制系统中的应用，传统的控制系统的结构和方式正在发生着一系列革命性的变革，如基于传统的、一对一、单向的模拟信号传输机制正在向基于现场总线的全数字、多节点的双向传输机制过渡；基于控制中心的集中式控制方式向基于现场仪表的分布式的控制方式过渡；本文介绍一种新型的SDZ智能电动执行机构研制实践及其基本功能。1SDZ执行机构结构特点一般电动执行机构采用感应式异步电机作动力，电机经机械减速器、输出轴驱动阀门动作。电动执行机构在运行中需要测量阀门的位置、电流电压、电机

4、温度、输出力矩等，以实现控制或保护功能；外部接口包括接收外部命令和发送内部参数，以适应控制中的各种要求。SDZ新型智能电动执行机构具有如下特点：1.1采用最新的变频控制技术位置跟踪精度是衡量电动执行机构的一个重要指标，为了实现精确的位置跟踪，执行机构的电机需要频繁起停和转向切换，最高可达每小时候1200次；频繁起动和换向对电器和机械的寿命是不利的；在SDZ电动执行机构的设计中采用了变频技术，采用TI公司生产的TMS320LF2406ADSP作为控制芯片和专用的变频电机，实现了电机的柔性起停功能，即电机起动时以低速起动，然后根据控制的要求逐渐加速，关闭时同样是先减速最后断电，可以有效

5、地减少起停对阀门的机械冲击，最大限度地保护阀门。由于电机输出轴的转速能够随着位置误差的大小而自适应地变化，对保证跟踪位置精度，减少起动次数是非常有利的。这是传统电动执行机构无法做到的。同样使用变频技术后，简化了机械结构，变多级机械减速为单级机械减速，降低了生产厂商的制造成本，减少了执行机构的体积和重量。用户无需改动内部机械结构，其输出轴的转速在一定范围内由用户自行设定，拓宽了电动执行机构对阀门行程的适应范围，有利于用户选型和减少备台的种类；同样在使用中也有利于实现过程控制的最优化。1.2丰富的可组态控制方式为了能够适应用户各种应用环境，满足不同用户的要求，SDZ智能电动执行机构配置

6、了多种不同的控制方式。1.2.1开关控制方式4个远程输入开关分别用作远程开阀、关阀、停止运行和紧急定位控制命令，其开阀、关阀和紧急定位的速度是用户可以分别进行组态设定的。开关信号的作用方式（信号的极性、作用方式）是可以由用户现场组态设定的。在开关控制方式下，电动执行机构可以通过模拟输出4～20mA和现场总线接口输出当前的阀位信号，同时8个开关量输出可以输出执行机构内部的8种不同的状态。每个开关量输出的状态也是可以由用户设定的。1.2.2模拟连续控制方式执行机构包括2路外部模拟量输入通道，分别用作远程设定和过程测量输入，模拟量输入信号的极性和零点是用户选择设定的。执行机构内部包括阀门

7、定位器和过程控制器两种自动控制功能。当用作阀门定位器时，执行机构跟踪远程设定的阀位命令控制阀门；而当用作过程控制时，则设定输入作为受控的过程参数的设定值，过程控制器根据设定输入和过程测量的差值来自行控制阀门的位置。在模拟控制方式下，电动执行机构可以通过模拟输出4～20mA或现场总线接口输出当前的阀位信号，8个开关量输出可以输出执行机构内部的8种不同的状态。1.2.3现场总线控制方式本机在设计上充分考虑了目前工业自动化领域内现场总线技术的发展趋势，在软件和硬件的结构上预