一种基于profibus-dp总线通信协议的智能电动执行机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，包括：用于总线信号输入、输出的PROFIBUS-DP总线模块；用于根据PROFIBUS-DP协议对信号进行线性补偿的通信控制模块；用于控制智能电动执行器，并从智能电动执行器读取数据的主控模块；用于测量导电流体的流量的智能电动执行器。本实用新型的通信控制模块内部集成有PROFIBUS-DP总线协议，通过主控模块对智能电动执行器传送的信号根据PROFIBUS-DP协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PROFIBUS-DP总线协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性；另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【专利说明】
一种基于PROF IBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能电动执行机构数据采集及传输领域，特别是涉及一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构。
【背景技术】
[0002]工业生产过程自动调节系统一般由检测器、调节器、执行器和调节对象组成。其中执行器总是不可缺少，一般由执行机构和调节机构(一般称为调节阀)组成。此外，根据需要还可配上阀门定位器和手轮机构等附件。执行器在现代生产过程自动化中起着十分重要的作用，常被称为实现生产过程自动化的“手足”。电动执行器以电能为动力，接受调节器来的标准信号(模拟量或数字量)，通过将这信号变成相对应的机械位移(转角、直线或多转)来自动改变操作变量(调节阀、风门、挡板开度等)，以达到对被调参数(温度、压力、流量、液位等)进行自动调节的目的，使生产过程按预定要求进行。所以电动执行器对自动调节系统的安全运行、可靠性及调节品质的优劣都有很大影响。相对气动、液动执行器而言，电动执行器主要有3点优势:(I)无需特殊的气源和空气净化等装置。即使电源失电时，也能保持原执行位置；(2)可远距离传输信号，电缆敷设比气管和液体管道敷设方便得多，且便于线路检查；(3)与计算机连接方便简洁，更适应采用电子信息新技术。
[0003]随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的迅速发展，90年代以后，国际上出现了智能电动执行器，它是一种新型带有微处理器的智能终端执行元件。智能电动执行器由三相异步电动机驱动，通过蜗轮蜗杆减速，带动空心输出轴输出转矩。减速器具有手/电动切换机构，当切换手柄处于手动位置时，手轮通过离合器带动空心输出轴转动；电动操作时，切换机构将自动回落至电动位置，离合器和蜗轮啮合，由三相电机驱动空心输出轴转动。
[0004]智能电动执行器被广泛应用于各种工业自动化过程的控制环节，随着工业自动化与现场总线水平的进一步提高，能够实现远程控制、调试，对高精度与总线协议的智能型的需求将提高。目前现有的智能电动执行器，通常采用的是模拟信号进行控制，采用模拟信号控制存在抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0005]因此，如何采用数字信号进行智能电动执行器的控制已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
【实用新型内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于PR0FIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，用于解决现有技术中采用模拟信号进行智能电动执行器的控制所带来的抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，所述基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构至少包括:PROFIBUS-DP总线模块，通信控制模块，主控模块，以及智能电动执行器；
[0008]所述PROFIBUS-DP总线模块用于PROFIBUS-DP总线信号的输入和输出；
[0009]所述通信控制模块连接于所述PROFIBUS-DP总线模块和所述主控模块之间，用于对总线信号进行PROFIBUS-DP总线协议解析；
[0010]所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能电动执行器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电动执行器，并将从所述智能电动执行器读取的数据传输到所述通信控制模块；
[0011]所述智能电动执行器与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。
[0012]优选地，还包括连接于所述主控模块和所述智能电动执行器之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能电动执行器进行串口通信。
[0013]优选地，还包括连接于所述PR0FIBUS-DP总线模块和所述通信控制模块之间的电磁干扰保护模块。
[0014]优选地，所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。
[0015]优选地，还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能电动执行器的功能参数和测量数据。
[0016]更优选地，所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。
[0017]优选地，还包括与所述智能电动执行器相连的显示屏，用于显示所述智能电动执行器内的信息。
[0018]优选地，所述通信控制模块为SPC4-2芯片。
[0019]优选地，所述主控模块为M16C型处理器。
[0020]优选地，所述智能电动执行器为:M8000系列。
[0021]如上所述，本实用新型的基于PR0FIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，具有以下有益效果:
[0022]本实用新型的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构的通信控制模块内部集成有P R O FIB U S - D P协议，通过主控模块对智能电动执行器传送的信号根据PR0FIBUS-DP协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PR0FIBUS-DP协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性；另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【附图说明】
[0023]图1显示为本实用新型的基于PR0FIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构示意图。
[0024]元件标号说明
[0025]I基于PR0FIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构
[0026]11PR0FIBUS-DP 总线模块
[0027]12电磁干扰保护模块
[0028]13通信控制模块
[0029]14主控模块
[0030]15存储模块
[0031]16串口通信模块
[0032]17智能电动执行器
[0033]18显示屏
【具体实施方式】
[0034]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0035]请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0036]如图1所示，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构I，包括:
[0037]PROFIBUS-DP总线模块11，电磁干扰保护模块12，通信控制模块13，主控模块14，存储模块15，串口通信模块16，智能电动执行器17，以及显示屏18。
[0038]如图1所示，所述PROFIBUS-DP总线模块11用于PROFIBUS-DP总线信号的输入和输出。
[0039]具体地，PROFIBUS-DP总线(其中DP为DecentralizedPeriphery，分布式外围设备)具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信总线，它与PR0FIBUS-PA(Process Automat1n)、PR0FIBUS_FMS(Fieldbus Message Specificat1n)共同组成了PR0FIBUS标准，用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息，总线循环时间必须要比主站(PLC)程序循环时间短;除周期性用户数据传输外，PR0FIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态；诊断和报警处理。在本实施例中，所述PR0FIBUS-DP总线模块11接收所述智能电动执行器17的控制信号和功能信号。所述PR0FIBUS-DP总线模块11输出从所述智能电动执行器17读取到的数据信号。所述控制信号、所述功能信号及所述数据信号均满足PR0FIBUS-DP总线协议。
[0040]如图1所示，所述通信控制模块13连接于所述PR0FIBUS-DP总线模块11和所述主控模块14之间，用于根据PR0FIBUS-DP总线协议对信号进行线性补偿，实现协议解析。
[0041 ]具体地，所述通信控制模块13内集成有PR0FIBUS-DP总线协议，曼切斯特编码/解码器，并且具有极性自动校正功能，根据PR0FIBUS-DP总线协议对信号进行线性补偿，以此实现所述主控模块14中的信号协议与PR0FIBUS-DP总线协议的转换。在本实施例中，所述通信控制模块13为SPC4-2芯片。
[0042]如图1所示，所述电磁干扰保护模块12连接于所述PR0FIBUS-DP总线模块11和所述通信控制模块13之间，用于实现电磁干扰保护。
[0043]如图1所示，所述主控模块14连接于所述通信控制模块13和所述智能电动执行器17之间，用于根据所述通信控制模块13的输出信号控制所述智能电动执行器17，并将从所述智能电动执行器17读取的数据传输到所述通信控制模块13。
[0044]具体地，所述主控模块14根据所述通信控制模块13的输出信号产生所述智能电动执行器17的控制信号或功能参数，负责现场总线的通信、控制、诊断及维护功能，同时接收所述智能电动执行器17传输来的数据并结合标定算法计算出各种参数值。在本实施例中，所述主控模块14为M16C型处理器，更优选地，所述主控模块14为M30626FHPFP处理器。任意能实现智能电动执行器控制的信号处理模块均适用于本实用新型的主控模块14，不以本实施例的具体芯片信号为限。在本实施例中，所述主控模块14与所述通信控制模块13之间通过并行接口实现数据的交换。
[0045]如图1所示，所述智能电动执行器17与所述主控模块14连接，用于测量导电流体的流量。
[0046]具体地，所述智能电动执行器17根据所述主控模块14输出的信号完成数据测量，并将测量数据传输回所述主控模块14。在本实施例中，所述智能电动执行器17为:M8000系列。
[0047]如图1所示，所述串口通信模块16连接于所述主控模块14和所述智能电动执行器17之间，用于通过光耦合隔离与所述智能电动执行器17进行串口通信。
[0048]具体地，光耦合隔离可通过ACPL-M50L芯片实现。
[0049]如图1所示，所述存储模块15连接于所述主控模块14，用于存储所述智能电动执行器17的功能参数和测量数据。
[0050]具体地，所述存储模块15包括但不限于电可擦可编程只读存储器，在本实施例中，采用24AA256芯片实现。
[0051]在本实施例中，所述通信控制模块13，所述主控模块14，所述串口通信模块16通过总线供电方式获取电源。
[0052]如图1所示，所述显示屏18与所述智能电动执行器17相连，用于显示所述智能电动执行器17内的信息，以此实现监控。
[0053]如上所述，本实用新型的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，具有以下有益效果:
[0054]本实用新型的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构能够满足工业现场的安全性要求。本实用新型的通信控制模块内部集成有PROFIBUS-DP总线协议，实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性。电磁干扰保护模块，通信控制模块，主控模块，存储模块，串口通信模块与智能电动执行器相结合构成了现场总线设备，为智能电动执行器提供所必须的通信控制，并可依据协议提供丰富的现场总线功能块，具有抗干扰能力强、接线简单和调试容易等特点。
[0055]综上所述，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，包括:用于PROFIBUS-DP总线信号的输入和输出的PROFIBUS-DP总线模块;连接于所述PR0FIBUS-DP总线模块和所述主控模块之间，用于根据PR0FIBUS-DP总线协议对信号进行线性补偿的通信控制模块;连接于所述通信控制模块和所述智能电动执行器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电动执行器，并将从所述智能电动执行器读取的数据传输到所述通信控制模块的主控模块;与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量的智能电动执行器。本实用新型的基于PR0FIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构能够满足工业现场的安全性要求。本实用新型的通信控制模块内部集成有PR0FIBUS-DP总线协议，实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性。电磁干扰保护模块，通信控制模块，主控模块，存储模块，串口通信模块与智能电动执行器相结合构成了现场总线设备，为智能电动执行器提供所必须的通信控制，并可依据协议提供丰富的现场总线功能块，具有抗干扰能力强、接线简单和调试容易等特点。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0056]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于，所述基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构至少包括: PROFIBUS-DP总线模块，通信控制模块，主控模块，以及智能电动执行器； 所述PROFIBUS-DP总线模块用于PROFIBUS-DP总线信号的输入和输出； 所述通信控制模块连接于所述PROFIBUS-DP总线模块和所述主控模块之间，用于对总线信号进行PROFIBUS-DP总线协议解析； 所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能电动执行器之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电动执行器，并将从所述智能电动执行器读取的数据传输到所述通信控制模块； 所述智能电动执行器与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。2.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:还包括连接于所述主控模块和所述智能电动执行器之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能电动执行器进行串口通信。3.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:还包括连接于所述PROFIBUS-DP总线模块和所述通信控制模块之间的电磁干扰保护丰旲块。4.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。5.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能电动执行器的功能参数和测量数据。6.根据权利要求5所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。7.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:还包括与所述智能电动执行器相连的显示屏，用于显示所述智能电动执行器内的信息。8.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:所述通信控制模块为SPC4-2芯片。9.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:所述主控模块为Ml 6C型处理器。10.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-DP总线通信协议的智能电动执行机构，其特征在于:所述智能电动执行器为:M8000系列。
【文档编号】G05B19/04GK205427482SQ201521009612
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】李轶
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司