1.引言
   在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)揮著非常重要的作用。它可以接收調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，自動(dòng)完成調(diào)節(jié)功能，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，電動(dòng)執(zhí)行器也發(fā)展迅速。目前，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的人性化的方向CAN總線的全數(shù)字和多節(jié)點(diǎn)智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是最具發(fā)展?jié)摿Φ臋C(jī)構(gòu)之一。本文基于DSP（TMS320F2812)高速電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)CPU以閥門(mén)、伺服電機(jī)、控制器為核心，采用異步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)CAN總線傳輸信息[1]。
   2.系統(tǒng)工作原理
   三相輸出電流、電壓和閥門(mén)的位置型號(hào)，由霍爾電流、電壓傳感器和位置傳感器檢測(cè)到，送入DSP的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器。DSP控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實(shí)現(xiàn)電機(jī)變頻調(diào)速和閥位控制。
   2.1 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)框圖
   智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動(dòng)部分。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

   控制部分主要由TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812是控制系統(tǒng)的核心。TMS320F2812是為滿足控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，集成了豐富的外圍設(shè)備。內(nèi)部可以處理系統(tǒng)設(shè)置、采樣、顯示、報(bào)警、故障等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的控制[2]。
   驅(qū)動(dòng)電路的功能是將自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的動(dòng)力。
   2.2 模擬量處理電路
   模擬量處理電路DSP包括傳感器或敏感元件、通道結(jié)構(gòu)、信號(hào)調(diào)節(jié)、A/D轉(zhuǎn)換、電源配置、抗干擾等。
   因?yàn)門(mén)MS320F2812的A/D轉(zhuǎn)換單元只能轉(zhuǎn)換0~3V因此，應(yīng)使用單極模擬信號(hào)DSP的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器必須將互感器的雙極信號(hào)(-2~ 2V）電壓提升電路調(diào)節(jié)到0~3V交流電壓信號(hào)采樣調(diào)理電路如圖2所示。

   2.3 CAN總線
   TMS320F2812內(nèi)帶CAN控制器簡(jiǎn)化了整個(gè)電路的外圍設(shè)計(jì)，提高了可靠性。CAN總線傳輸距離長(zhǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率高，CAN線間干擾小，抗干擾能力強(qiáng)。CAN通信方案設(shè)計(jì)如下：DSP的CANRX和CANTX首先通過(guò)高速光耦6N137與TJA1050連接實(shí)現(xiàn)了總線的電氣隔離；采用TJA1050作為驅(qū)動(dòng)器完全一致ISO11898標(biāo)準(zhǔn)Mbit/s；電磁抗干擾性能好；不上電的節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)總線造成擾動(dòng)；至少可以連接120個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN如圖3所示。
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   3.軟件設(shè)計(jì)
   電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)滿足可靠性、可測(cè)試性和可維護(hù)性的要求，采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計(jì)方法[3]。
   主程序是軟件的主框架，其主要任務(wù)是在滿足條件時(shí)調(diào)用其他功能模塊，執(zhí)行各功能模塊的任務(wù)。主程序設(shè)計(jì)的工作過(guò)程是：系統(tǒng)上電復(fù)位后，TMS320F2812首先對(duì)自己的工作條件和環(huán)境進(jìn)行自檢和設(shè)置。如有錯(cuò)誤，報(bào)警，停止電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；否則，從EEPROM讀取系統(tǒng)參數(shù)、整定參數(shù)和故障記錄。初始化完成后，主程序循環(huán)執(zhí)行的功能模塊包括：捕獲電壓信號(hào)和位置信號(hào)，確定A/D采樣周期、看門(mén)狗電路、故障檢測(cè)和報(bào)警、觸摸屏顯示和參數(shù)保存。需要指出的是，在主程序循環(huán)中，所有功能模塊只能在滿足條件時(shí)執(zhí)行。一旦條件不滿足，立即進(jìn)入下一個(gè)功能模塊，因此并非所有操作都必須在每個(gè)循環(huán)中執(zhí)行。主程序流程圖如圖4所示。

   4.結(jié)束語(yǔ)
   DSP是專(zhuān)門(mén)為數(shù)字信號(hào)處理設(shè)計(jì)的處理器，是目前電子行業(yè)增長(zhǎng)最快的產(chǎn)品之一。DSP充分利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)TMS320F2812芯片具有數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、片外豐富的特點(diǎn)，大大簡(jiǎn)化了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件結(jié)構(gòu)，降低了成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。DSP的CAN全數(shù)字、多節(jié)點(diǎn)智能電動(dòng)執(zhí)行器可為工業(yè)生產(chǎn)提供極大便利，具有廣闊的應(yīng)用前景。