摘    要：针对常规型电动执行机构的现场接线方式存在着布线工作量大、操作维护困难、可靠性不高、网络通信能力差等方面的问题，提出了一种基于canopen协议的总线型电动执行机构设计方案。在简要介绍电动执行机构架构的基础上，首先给出了电动执行机构控制器的硬件设计方法，其中主要介绍了电动执行机构控制单元电路和can总线通讯接口电路的设计；接着给出了软件设计的思路，重点介绍了对象字典的设计及canopen通讯程序的设计，针对通讯程序设计中的难点，提出了一种基于队列方式的报文处理模式。最后，在实际工程中成功地应用了所提出的设计方案，应用结果表明这种总线型电动执行机构具有智能化、信息化、数字化等特点，能够满足工业控制系统的网络化发展需求。

关键词：canopen协议；电动执行机构；对象字典

中图分类号：tp 273    支献标识码：a

    电动执行机构是工业过程控制系统不可缺少的部分，被广泛用于石油化工、电厂等领域。近年来，伴随着微电子技术和控制技术的迅速发展，电动执行机构也获得了快速的发展，国外一些生产厂商在这几年中相继推出了常规的、带现场总线通信协议的总线型电动执行机构。而国内起步晚，目前生产的主要是常规的电动执行机构，它采取传统的现场接线方式，如每台电动执行机构至少需要通过7~14根控制线才能将其参数传递到控制系统的控制模板上。这种方式安装、维护代价高，系统的可扩展性差，且易受现场操作人员的技术水平、精神状态及工作情绪等人为因素的影响，误操作较多。另外，对于一些有着特殊要求的环境，如易燃易爆、辐射、或人们不易到达的地方，这种传统控制方式难以胜任；为解决上述问题就要求执行机构向数字化、智能化、网络化方向发展。鉴于此，本文提出了一种基于canopen协议的电动执行机构设计方案。

     canopen协议是一种在欧洲非常流行的can高层协议，该协议清晰、透明、精炼，便于系统配置和功能重构，在工业控制中有着良好的应用前景。本文提出的设计方案是在常规电动执行机构设计中加入can总线通讯模块，使其成为一种具备总线通讯能力的智能电动执行机构。这种智能电动执行机构采取总线控制方式，只需通过2根信号线就能完成所有信息的传输，更重要的是由于其具备了总线通讯功能，操作人员只需在控制室就可对执行机构实行远程控制。

    电动执行机构硬件设计是建立在了解其基本架构的基础之上的，为此，在硬件设计前先简要介绍一下电动执行机构的架构。

    1)电动执行机构的架构电动执行机构是根据调节器（或上位机）给出的控制信号产生推力或位移的一种装置，主要由控制器、伺服电机、位置检测装置和减速器四部分组成，其构成如图l所示。

   

    控制器采集阀位给定信号和位置反馈信号，阀位给定信号由上位调节装置经总线系统发送，由现场总线接收。减速输出的信号经位置检测装置后形成位置反馈信号送给控制器，控制器输出经过一个采用晶闸管作为开关元件的继电器非线性环节去控制电机的运转，电机带动减速器来驱动输出轴产生相应的位移。

    2)控制器的硬件设计控制器系统硬件由电动执行机构控制单元和can总线接口单元组成，如图2所示。

   

  整个电动执行机构设计采用模块化设计，选用lpc2292作为这两个单元模块的中央处理器。lpc2292是philip公司的内嵌有can控制器的高性能单片机，工作频率高达30 mhz，非常适合用于总线控制系统。电动执行机构控制单元含位置检测电路、电机驱动电路、故障检测／报警电路及液晶显示电路。位置检测电路用导电塑料精密旋转电位器作为位置传感器，电机驱动