LonWorks數(shù)字化電動閥門

 

    數(shù)字化技術在電動閥門上的應用是指采用可編程器件作為電動閥門現(xiàn)場控制器的核心，通過編程對其工作進行自動控制，使調節(jié)閥按照預定順序完成設定的功能。在閥門工作過程中，其工作狀態(tài)可以在現(xiàn)場控制器上讀取，也可以沿總線網(wǎng)絡上傳至中央控制室進行顯示；中央控制室發(fā)出的控制命令，也可沿同一線路傳給現(xiàn)場控制器以指揮閥門按照預定    要求工作。

 

    本試驗電動閥門數(shù)字化設計的核心是采用微控制器（神經(jīng)元芯片F(xiàn)T3150）實現(xiàn)對電動閥門行程、轉矩的數(shù)字化檢測與氣動偏心旋轉閥，并通過LonWorks現(xiàn)場總線實現(xiàn)電動裝置之間互聯(lián)、互操作，并與上位機進行數(shù)字通信，故障診斷由協(xié)處理器DSP（TMS320F2812）進行數(shù)據(jù)采集、處理、判定來實現(xiàn)。

        

    電動閥門數(shù)字化設計中的抗干擾性措施

     

    硬件抗干擾設計

 

        由于電動閥門的工作環(huán)境一般比較惡劣，現(xiàn)場干擾很嚴重，對電動閥門的硬件結構提出了很高的要求。為了提高氣動調節(jié)閥的可靠性和穩(wěn)定性，必須采取必要的硬件抗干擾措施，有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。只要合理地選擇布置有關元器件和參數(shù)，就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。設計時采用的硬件抗干擾措施主要有： 

 

   1）主協(xié)處理器結構。系統(tǒng)采用雙CPU結構，主處理器FT3150實現(xiàn)開度控制和通信功能，協(xié)處理器TMS320F2812實現(xiàn)電信號采集、處理與轉矩辨識。主協(xié)處理器分工減輕了主處理器負擔，提高了系統(tǒng)的可靠性，并且主協(xié)處理器之間僅傳輸電源和少量控制信號，減少了主協(xié)處理器外圍電路之間的互相干擾。

 

   2）傳感器隔離。本系統(tǒng)選用磁平衡式CSM050B系列霍爾電流傳感器和VSM025A系列霍爾電壓傳感器，能夠很好的實現(xiàn)控制電路與主電路的隔離，從而保證了電路的可靠運行，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，避免了主電路中大電流流過地線時壓降帶來的干擾。  

   

   3）通信變壓器隔離。通信變壓器實現(xiàn)了數(shù)字信號輸入/輸出通信的隔離，本系統(tǒng)選用Echelon公司的FT-X1，并將其連接在主處理器和控制電路之間，，對電磁干擾和高頻共膜噪聲起到了很好的抑制作用，可有效提高抗干擾能力。

 

   4）穩(wěn)定電源設計。CPU電路和I/O電路分別供電，并形成各自的回路，提高了電源抗干擾能力。供電電路采用模塊化電源HZA05-220D05P05W，具有體積小、可靠性高等特點，避免了自行設計的電源質量依賴于選用的分立元器件，體積較大、可靠性難以保證等缺點。

 

   5）元器件選擇。選擇具有良好電磁兼容（ElectroMagneticCompatibility，EMC）性能的元器件。盡量選擇表貼式封裝形式，因為表貼式封裝器件的引線極短，大大降低了分布電感和電容，改善了高頻特性，具有很好的抗干擾性能。如在核心器件Neuron芯片與收發(fā)器的選擇上，選取了抗干擾能力強、功耗小的智能收發(fā)器FT3150；選擇外擴存儲器地址譯碼和邏輯控制器件時，采用了高度集成化的CPLD芯片（XC9536）。

 

   6）印刷電路板布線。電源線和接地線加粗，并盡量縮短走線長度，減小了線路的電感。各單元地線自成回路，并有公共接地點，減少了地電流引起的相互干擾。導線的走線沒有彎曲或尖角，減少了因電應力集中引起電弧、電暈而產(chǎn)生的干擾。保持線與線之間有足夠的距離，信號線遠離電源線。盡可能避免導線分支，在必須分支處圓滑，半徑不小于2cm。