数字电液比例控制器的总线

基于PROFIBUS-DP工业现场总线的智能数字电液比例控制器的特点是：数字化、智能化、网络化。

1．系统硬件组成

数字电液比例控制器基本结构框图如图86所示。

(1)核心单元。控制器核心单元采用微芯科技的DSP-dsPIC6012A控制整个程序和实现闭环控制。处理器工作速度高达30MIPS，可以有效缩短闭环控制周期。内部集成4K的EEPROM可以存放放大器的特殊数据（配置、参数、给定值选择），处理器还集成了144KB的闪存程序存储器以及8KB的数据存储器。

(2)输入量接口模块。控制器的输入量主要有：执行元件的位置（或速度、转速）信号、执行元件的压力信号、比例电磁铁的电流采样反馈信号等。数字式传感器所输出的数字量经光电隔离处理后通过I/O输入DSP。模拟量输人信号经过信号匹配电路转化为0～5V的与dsPIC6012A的12位A/D口匹配的电压后进行采样。

(3)输出量接口模块。数字控制放大器带有两路驱动比例电磁铁的输出接口，用于控制比例阀电磁铁。输出控制信号采用PWM方式，使用dsHC6012A的输出比较模块实现。功率输出电路原理图如图87所示。

(4)网络接口模块。控制器带有PROFIBUS-DP总线的网络接口以及RS485接口。随着PROFIBUS现场总线的广泛应用，开发具有PROFIBUS-DP总线接口的产品已是一种趋势。采用PROFIBUS-DP技术的数字控制比例放大器可以实现在线参数设定、故障诊断、自动报警和故障在线排除等功能，同时，借助于PROFIBUS现场总线技术，实现车间级和厂级的网络控制。

DP接口使用西门子的PROFIBUS-DP集成芯片SPC3。使用该协议芯片开发产品抛开了复杂的通信协议，只需要较少的软件工作。PROFIBUS-DP接口电路包括两部分：①DSP与SPC3的连接；②SPC3与D型9针接口的连接。DP接口采用RS485串行通信方式。RTS为SPC3的请求发送信号，连接到收发器的输出使能端。RXD和TXD分别为串行接收和发送端。为提高抗干扰性接口部分在电气上采取了隔离。总线驱动芯片选用了TI公司的SN7LSl76。RTS的光电隔离采用6Nl37。TXD和RXD通道电气隔离采用HCPL7101。

(5)人机交互接口。人机接口液晶选用的是金鹏公司的OCMJ中文160×80的模块。按键采用的是开关式按键。威斯特（上海）传感器仪表有限公司

2．系统软件

系统使用模块化编程，软件可靠，通用性强且便于扩展与修改。控制软件总体结构图如图88所示。

3．实验

(1)控制性能试验。将控制器用于如图89所示的单通道位置控制液压系统中进行试验，测得控制器单轴伺服周期接近100µs，位置稳态控制精度可达±0.05mm。系统在恒定负载条件下的响应曲线如图90所示。稳定时间约为200ms，几乎没有超调量。

(2) DP总线通信试验。将控制器与西门子S7-300系列的CPU315-2DP组网，设定CPU315-2DP的站地址为1，控制放大器的站地址为3。