本发明专利技术公开了一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，控制装置包括外壳和设置于外壳内的电路板组件，电路板组件包括主控单元、CAN通讯单元、执行器驱动与状态检测单元和电源管理单元；外壳上设置CAN通讯接口、供电电源接口和执行器驱动与状态检测接口。本发明专利技术提供了一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，具备就地控制、远程监控、地址存储、状态反馈等功能，且有很高的扩展性和通用性，可应用于多节点数字量执行器闭环监控系统。
Digital closed loop control device based on CAN bus
【技术实现步骤摘要】
基于CAN总线数字量闭环控制装置
本专利技术属于自动控制领域，具体涉及一种基于CAN总线数字量闭环控制装置。
技术介绍
电磁气动阀、气缸、普通电机等数字量执行器被广泛应用于石油、电力、水泥、化工等工控行业，是自动化控制系统的重要执行机构。这类执行器通常有以下特点：控制方式为干接点控制；带状态反馈功能。目前，市场上并没有与这类执行器相配套的控制装置，工业现场一般采用继电器开关电气控制方式，但存在如下缺点：一、稳定性差：电缆铺设复杂，控制回路电磁干扰严重；二、实时性差：依靠继电器触点机械动作控制，机械触点开闭动作为几十毫秒量级，会对执行器响应速度产生影响；三、扩展性差：此种控制方式将执行器机械触点串、并联组合成逻辑控制电路，系统扩展困难；四、可维护性差：继电控制方式所需器件多，不易维护。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中数字量执行器采用继电器开关电气控制方式存在的缺点而提出的，其目的是提供一种基于CAN总线数字量闭环控制装置。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，包括外壳和设置于外壳内的电路板组件，所述电路板组件包括主控单元、CAN通讯单元、执行器驱动与状态检测单元和电源管理单元；所述CAN通讯单元一端与主控单元连接，另一端接入CAN通讯总线；主控单元与执行器驱动与状态检测单元驱动输入端连接，执行器驱动与状态检测单元驱动输出端连接数字量执行器，数字量执行器的反馈信号线与主控单元连接；电源管理单元输入端连接控制电压，输出端分别连接主控单元、CAN通讯单元和执行器驱动与状态检测单元。在上述技术方案中，所述外壳上设置CAN通讯接口、供电电源接口和执行器驱动与状态检测接口。在上述技术方案中，所述主控单元包括主控芯片，主控芯片的RF6引脚连接电压比较器的驱动引脚-INA，且接上拉电阻R2；RD0引脚和RD1引脚分别串联电阻R3、R4后连接数字量执行器的反馈信号端，且RD0和RD1分别串联电阻R3、R4后分别接上拉电阻R1、R5；RF0和RF1引脚分别连接CAN通讯芯片的RXD、TXD引脚；晶振的1号引脚接主控芯片的OSC1引脚，2号引脚接主控芯片的OSC2引脚，且晶振的1、2号引脚分别串联电容C1、C2后接地；主控芯片的RB0引脚串联电阻R6后连接LEDⅠ；程序下载端口的1号引脚接主控芯片的MCLR引脚，2号引脚接5V电源，3号引脚接地，4号引脚接主控芯片的RGD引脚，5号引脚接主控芯片的RGC引脚。在上述技术方案中，所述主控芯片内部集成EEPROM存储器，完成控制装置地址存储。在上述技术方案中，所述CAN通讯单元包括CAN通讯芯片，其TXD引脚和RXD引脚分别与主控芯片的RF1引脚和RF0引脚相连；CANH引脚和CANL引脚接于CAN通讯总线上；VSS引脚接地，VDD引脚接5V电源。在上述技术方案中，所述CAN通讯芯片的CANH引脚和CANL引脚与地之间均并联电容。在上述技术方案中，所述CAN通讯总线的两端连接两个终端匹配电阻。在上述技术方案中，所述执行器驱动与状态检测单元包括执行器驱动单元和状态检测电路，所述执行器驱动单元包括就地控制开关和电压比较器，电压比较器的OutA引脚串联电阻R8后接控制电压，且OutA引脚串联电阻R7后连接数字量执行器；电压比较器的-INA引脚接主控芯片的RF6引脚，+INA引脚与R9和R10组成的分压电路的输出端连接；所述就地控制开关一端连接控制电压，另一端接入电阻R7与数字量执行器之间。在上述技术方案中，所述状态检测电路为将数字量执行器公共端接地，其反馈信号线接主控芯片的输入端。在上述技术方案中，所述电源管理单元包括电压转换芯片，其Vin引脚接控制电压，GND引脚接地，Vout引脚输出5V电压；Vin引脚和Vout引脚分别串联电容C4、C5后接地。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，可作为CAN节点接入数字量执行器监控网络，并将其状态信息上传监控系统，实现数字量执行器闭环控制；具备就地控制功能，且就地控制优先级高于CAN总线控制；可存储唯一的网络识别地址；具有很高的扩展性与通用性，只需修改外部接口方式即可应用于同类型数字量执行器。附图说明图1是本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置的电路结构示意图；图2是本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置中主控单元的电路示意图；图3是本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置中CAN通讯单元的电路示意图；图4是本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置中执行器驱动单元的电路示意图；图5是本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置中电源管理单元的电路示意图；图6是应用本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置的控制方法的流程图；图7是应用本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置的控制方法中CAN总线通讯的流程图。其中：1主控单元2CAN通讯单元3执行器驱动与状态检测单元4电源管理单元5主控芯片6CAN通讯芯片7就地控制开关8电压比较器9电压转换芯片10CAN通讯接口11供电电源接口12执行器驱动与状态检测接口13晶振14LEDⅠ。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术基于CAN总线数字量闭环控制装置的技术方案。如图1所示，一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，包括外壳和设置于外壳内的电路板组件，所述电路板组件包括：主控单元1，用于控制装置的数据处理；CAN通讯单元2，其实现控制装置与上位机的通讯；执行器驱动与状态检测单元3，其根据上位机数据协议或就地控制开关7命令完成对数字量执行器的驱动；电源管理单元4，其将控制电压转化为主控单元1和CAN通讯单元2所需电压。所述CAN通讯单元2一端与主控单元1连接，另一端接入CAN通讯总线；主控单元1与执行器驱动与状态检测单元3驱动输入端连接；执行器驱动与状态检测单元3驱动输出端连接数字量执行器，数字量执行器的反馈信号线与主控单元1连接；电源管理单元4输入端连接控制电压，输出端分别连接主控单元1、CAN通讯单元2和执行器驱动与状态检测单元3；所述外壳上设置CAN通讯接口10、供电电源接口11和执行器驱动与状态检测接口12；如图2所示，所述主控单元1包括主控芯片5。主控芯片5的RF6引脚连接执行器驱动与状态检测单元3中的电压比较器8的驱动引脚-INA，且RF6引脚接上拉电阻R2，R2的另一端接5V电源；主控芯片5的RD0引脚串联电阻R3后一路接数字量执行器的反馈信号端，另一路接上拉电阻R1，R1的另一端接5V电源；主控芯片5的RD1引脚串联电阻R4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，包括外壳和设置于外壳内的电路板组件，其特征在于：所述电路板组件包括主控单元(1)、CAN通讯单元(2)、执行器驱动与状态检测单元(3)和电源管理单元(4)；所述CAN通讯单元(2)一端与主控单元(1)连接，另一端接入CAN通讯总线；主控单元(1)与执行器驱动与状态检测单元(3)驱动输入端连接，执行器驱动与状态检测单元(3)驱动输出端连接数字量执行器，数字量执行器的反馈信号线与主控单元(1)连接；电源管理单元(4)输入端连接控制电压，输出端分别连接主控单元(1)、CAN通讯单元(2)和执行器驱动与状态检测单元(3)。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线数字量闭环控制装置，包括外壳和设置于外壳内的电路板组件，其特征在于：所述电路板组件包括主控单元(1)、CAN通讯单元(2)、执行器驱动与状态检测单元(3)和电源管理单元(4)；所述CAN通讯单元(2)一端与主控单元(1)连接，另一端接入CAN通讯总线；主控单元(1)与执行器驱动与状态检测单元(3)驱动输入端连接，执行器驱动与状态检测单元(3)驱动输出端连接数字量执行器，数字量执行器的反馈信号线与主控单元(1)连接；电源管理单元(4)输入端连接控制电压，输出端分别连接主控单元(1)、CAN通讯单元(2)和执行器驱动与状态检测单元(3)。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线数字量闭环控制装置，其特征在于：所述外壳上设置CAN通讯接口(10)、供电电源接口(11)和执行器驱动与状态检测接口(12)。
3.根据权利要求1所述的基于CAN总线数字量闭环控制装置，其特征在于：所述主控单元(1)包括主控芯片(5)，主控芯片(5)的RF6引脚连接电压比较器(8)的驱动引脚-INA，且接上拉电阻R2；RD0引脚和RD1引脚分别串联电阻R3、R4后连接数字量执行器的反馈信号端，且RD0和RD1分别串联电阻R3、R4后分别接上拉电阻R1、R5；RF0和RF1引脚分别连接CAN通讯芯片(6)的RXD、TXD引脚；晶振(13)的1号引脚接主控芯片(5)的OSC1引脚，2号引脚接主控芯片(5)的OSC2引脚，且晶振(13)的1、2号引脚分别串联电容C1、C2后接地；主控芯片(5)的RB0引脚串联电阻R6后连接LEDⅠ(14)；程序下载端口的1号引脚接主控芯片(5)的MCLR引脚，2号引脚接5V电源，3号引脚接地，4号引脚接主控芯片(5)的RGD引脚，5号引脚接主控芯片(5)的RGC引脚。
4.根据权利要求3所述的基于CAN总线数字量闭环控制装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴思丹，荣宏伟，马常松，史晓清，李蕃，王麟，
申请(专利权)人：核工业理化工程研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12
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