專(zhuān)利名稱(chēng)：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法及電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)儀器儀表領(lǐng)域，尤其是一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控 制方法及電路。
背景技術(shù)：
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中的末端執(zhí)行設(shè)備，其主要作用是將上 位機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的動(dòng)作，達(dá)到控制閥門(mén)內(nèi)截流件的 位置或其他調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置的目的，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石化、供熱、水 泥、建材、輕紡、食品等行業(yè)。目前，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要以集散式控制系統(tǒng) 為主，上位機(jī)控制系統(tǒng)中的控制信號(hào)及反饋信號(hào)等均為模擬信號(hào)，其控制電
路通常采用CPU為控制核心的模擬與數(shù)字混合電路，CPU對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn) 行處理并處理的結(jié)果以數(shù)字信號(hào)經(jīng)光耦傳送給D/A模塊，D/A模塊將該數(shù)字信 號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)并回送給上位機(jī)控制系統(tǒng)。這種采用光耦進(jìn)行信號(hào)隔離的 方式，有時(shí)會(huì)由于隔離導(dǎo)致輸出的電路受到干擾而導(dǎo)致反饋信號(hào)發(fā)生變化， 導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。在這種定位控制方法中，作為控制核心的CPU只 能對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，而不能對(duì)反饋信號(hào)的非正常變化進(jìn)行處理，因 此存在著抗干擾能力差、可靠性低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抗干擾能力強(qiáng)、可靠 性高的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法及電路。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法，該控制方法包括以下步驟
(1) . CPU將同一數(shù)據(jù)連續(xù)向D/A模塊發(fā)送兩次；
(2) . D/A模塊接收CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)將接收數(shù)據(jù)
反饋給CPU;
(3) . CPU將接收的數(shù)據(jù)與其上次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)與
接收的數(shù)據(jù)一致，則處理結(jié)束，否則返回步驟(l)繼續(xù)處理。
而且，在步驟(3)中，CPU記錄發(fā)送次數(shù)并判斷發(fā)送次數(shù)是否達(dá)到最大重發(fā)
次數(shù)，如果達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)則進(jìn)行報(bào)警處理。
而且，所述的CPU為ATMEGA88V芯片，所述的D/A模塊為AD420芯片。 實(shí)現(xiàn)上述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法的電路，由CPU、光耦和D/A
模塊構(gòu)成，CPU的兩個(gè)I/O接口分別通過(guò)第一光耦和第二光耦連接到D/A模塊的時(shí)鐘端口和數(shù)據(jù)輸入端口，其特征在于D/A模塊的數(shù)據(jù)輸出端口端通過(guò)第 三光耦連接到CPU的第三個(gè)I/O接口上。
而且，所述的CPU為ATMEGA88V芯片，所述的D/A模塊為AD420芯片， 所述的第一光耦、第二光耦和第三光耦均為HCPL0601芯片。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
1. 本閉環(huán)控制方法在CPU、光耦及D/A模塊之間建立一輸出信號(hào)的閉環(huán) 控制電路，D/A模塊除完成正常的DA轉(zhuǎn)換功能外，同時(shí)將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)光 耦發(fā)送給CPU, CPU對(duì)接收的數(shù)據(jù)與其前次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較即可準(zhǔn)確地判 斷出CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)是否被正常輸出，對(duì)于非正常變化的輸出信號(hào)采用重新 發(fā)送的形式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，保證了信號(hào)輸出的準(zhǔn)確性， 提高了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的抗干擾能力及可靠性。
2. 本閉環(huán)控制電路充分利用的D/A模塊的數(shù)據(jù)輸出端口的特性，通過(guò)該 端口將接收數(shù)據(jù)發(fā)送給CPU，由CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性的檢驗(yàn)，該電路在現(xiàn)有電 路的基礎(chǔ)上僅需增加一光耦即可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能，其控制電路簡(jiǎn)單，節(jié)約 了設(shè)計(jì)成本和硬件成本。
3. 本發(fā)明通過(guò)CPU、光耦和D/A模塊構(gòu)成閉環(huán)控制電路并實(shí)現(xiàn)定位閉環(huán) 控制方法，保證了輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，提高了定位輸出信號(hào)的抗干擾能力及 可靠性，其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單易用，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本和硬件成本。


圖1是定位閉環(huán)控制方法的處理流程； 圖2是定位閉環(huán)控制電路的方框圖； 圖3是定位閉環(huán)控制電路的電路圖。
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以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法，主要利用了D/A模塊(AD420芯 片)的級(jí)聯(lián)特性，在CPU、光耦、D/A模塊之間建立一閉環(huán)控制電路，D/A模 塊將其接收的數(shù)據(jù)發(fā)回CPU，從而使CPU對(duì)其發(fā)送的數(shù)據(jù)與其接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行 判斷，在出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下，可以重新發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸出信號(hào)的實(shí)時(shí) 監(jiān)控功能，保證了輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性。如圖1所示，該方法包括以下步驟
1. CPU將處理后的數(shù)據(jù)向D/A模塊發(fā)送，發(fā)送時(shí)CPU將同一數(shù)據(jù)連續(xù)向 D/A模塊連續(xù)兩次；
2. D/A模塊接收CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)后執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，輸出相應(yīng)的模擬 信號(hào)，同時(shí)將接收數(shù)據(jù)反饋給CPU;
3. CPU將接收的數(shù)據(jù)與其上次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)與 接收的數(shù)據(jù)一致，說(shuō)明CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)及D/A模塊接收的數(shù)據(jù)均正常，該處理結(jié)束；否則，說(shuō)明CPU發(fā)送到D/A模塊時(shí)，數(shù)據(jù)收到干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生 非正常變化，此時(shí)需要返回步驟(l)，由CPU重新進(jìn)行發(fā)送處理。
為了防止異常錯(cuò)誤出現(xiàn)導(dǎo)致無(wú)止境地發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，在CPU的控制程
序中可以設(shè)定的最大重發(fā)次數(shù)。在步驟(3)中，CPU記錄發(fā)送次數(shù)并判斷發(fā)送次 數(shù)是否達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)，如果達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)則CPU停止發(fā)送數(shù)據(jù)并進(jìn)
行報(bào)警處理，在這種情況下，說(shuō)明反饋電路出現(xiàn)故障，需要由維護(hù)人員對(duì)其
進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。通過(guò)上述方法，這樣便實(shí)現(xiàn)了 CPU對(duì)傳送給AD420芯片的 輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證了傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，達(dá)到了 CPU對(duì)反 饋信號(hào)的閉環(huán)控制功能，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法。
實(shí)現(xiàn)上述電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法的電路由CPU、光耦和D/A模 塊構(gòu)成，CPU的兩個(gè)I/O接口分別通過(guò)第一光耦和第二光耦連接到D/A模塊的 時(shí)鐘端口 (CLOCK)和數(shù)據(jù)輸入端口 (DATAIN)， D/A模塊的數(shù)據(jù)輸出端口 (DATA0UT)瑞通過(guò)第三光耦連接到CPU的第三個(gè)I/0接口上。該電路的具體 連接關(guān)系如圖3所示，在該電路中CPU選用了 ATMEL公司的ATMEGA88V高性 能微處理器，D/A模塊選用AD公司工業(yè)級(jí)D/A (數(shù)模)轉(zhuǎn)換專(zhuān)用芯片AD420， 其能夠?qū)PU通過(guò)串行方式發(fā)送的16位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬的電流或電壓信號(hào)， 第一光耦、第二光耦和第三光耦均為HCPL0601芯片。在CPU的輸出接口 (PD3) 與AD420芯片的數(shù)據(jù)輸入端(DATAIN)之間連接光耦1，在AD420的數(shù)據(jù)輸出 端(DATA OUT)與CPU的一輸入接口 (PC3)之間連接第二光耦，這樣，AD420 芯片將接收的數(shù)據(jù)通過(guò)其數(shù)據(jù)輸出端經(jīng)第二光耦回送到CPU的輸入接口上， CPU連續(xù)兩次將輸出的數(shù)據(jù)傳送給AD420芯片，并在第二次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)接收 AD420芯片回送的數(shù)據(jù)，CPU將接收的數(shù)據(jù)與上一周期發(fā)送的數(shù)據(jù)作比較，相 同則完成本次數(shù)據(jù)的傳輸；如不相同則重復(fù)發(fā)送，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出信號(hào)閉環(huán) 控制功能。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因 此本發(fā)明并不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法，其特征在于該控制方法包括以下步驟(1). CPU將同一數(shù)據(jù)連續(xù)向D/A模塊發(fā)送兩次；(2). D/A模塊接收CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，同時(shí)將接收數(shù)據(jù)反饋給CPU；(3). CPU將接收的數(shù)據(jù)與其上次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收的數(shù)據(jù)一致，則處理結(jié)束，否則返回步驟(1)繼續(xù)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法，其特征在于在步驟(3)中，CPU記錄發(fā)送次數(shù)并判斷發(fā)送次數(shù)是否達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)，如果達(dá)到最大重發(fā)次數(shù)則進(jìn)行報(bào)警處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法，其特征在 于所述的CPU為ATMEGA88V芯片，所述的D/A模塊為AD420芯片。
4. 一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的電路，由CPU、光耦和D/A模塊構(gòu)成， CPU的兩個(gè)I/O接口分別通過(guò)第一光耦和第二光耦連接到D/A模塊的時(shí)鐘端口 和數(shù)據(jù)輸入端口，其特征在于D/A模塊的數(shù)據(jù)輸出端口端通過(guò)第三光耦連接 到CPU的第三個(gè)I/0接口上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于所述的CPU為ATMEGA88V 芯片，所述的D/A模塊為AD420芯片，所述的第一光耦、第二光耦和第三光 耦均為HCPL0601芯片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的定位閉環(huán)控制方法及電路，該方法包括以下步驟(1)CPU將同一數(shù)據(jù)連續(xù)向D/A模塊發(fā)送兩次；(2)D/A模塊接收CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，并將接收數(shù)據(jù)反饋給CPU；(3)CPU將接收的數(shù)據(jù)與其上次發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)與接收的數(shù)據(jù)一致，則處理結(jié)束，否則返回步驟(1)繼續(xù)處理；該電路由CPU、光耦和D/A模塊構(gòu)成，D/A模塊的數(shù)據(jù)輸出端口端通過(guò)第三光耦連接到CPU的第三個(gè)I/O接口上。本發(fā)明通過(guò)CPU、光耦和D/A模塊構(gòu)成閉環(huán)控制電路并實(shí)現(xiàn)定位閉環(huán)控制方法，保證了輸出信號(hào)的準(zhǔn)確性，提高了定位輸出信號(hào)抗干擾能力及可靠性，其實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單易用，節(jié)約了設(shè)計(jì)成本和硬件成本。
文檔編號(hào)G05B19/04GK101424926SQ20081015389
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者偉 劉, 張中遠(yuǎn), 桑衛(wèi)東 申請(qǐng)人:天津市津達(dá)執(zhí)行器有限公司