[發明專利]基于CPLD的電動執行機構故障優先級處理的裝置及實現方法

有效

• 申請號: 200910070704.5
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101667023A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 孫鶴旭;董硯;鄭易;何林;李潔;雷兆明
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 王小靜

1.一種基于CPLD的電動執行機構故障優先級處理的裝置，其特征在于它包括：比較 器，光耦，CPLD，DSP，電機勵磁功率模塊，過溫繼電器，限位開關；

電動執行機構主回路連接比較器兩個輸入引腳，比較器的輸出引腳經過光耦連接到 CPLD，電機勵磁功率模塊經過光耦連接到CPLD；限位開關經由光耦連接到CPLD，電機 繞組中放置過溫繼電器經過光耦連接CPLD，CPLD連接DSP；

CPLD由2個74LS148芯片組成，電動執行機構產生的9個故障信號由光耦的輸出引 腳按照優先級的順序依次連接至CPLD中各74LS148的對應引腳；所述的74LS148的閑 置輸入引腳接電源，所述9個故障信號按照優先級從高到低的處理順序排列為：電動執行 機構關方向過力矩、電動執行機構開方向過力矩、AB相電流過流、CD相電流過流、電 源電壓過高、電源電壓過低、AB相功率模塊過熱、CD相功率模塊過熱、電機過熱。

2.一種應用權利要求1所述的裝置實現電動執行機構故障優先級處理的方法，其特征 在于包括以下步驟：

1)電動執行機構和作為動力源的電機勵磁功率模塊產生9個故障信號，再經過光耦傳 給CPLD；

2)故障信號輸入到CPLD，CPLD的74LS148進行故障優先級的處理，經過對故障信 號進行數據鎖存、轉換編碼，經過CPLD編碼后，產生的四位編碼信號XFA依次輸入至 DSP的數據總線，Fault故障信號輸入至DSP，DSP根據故障代碼進行代碼的識別和相應 的邏輯控制；步驟2)中所述的故障優先級的處理是按從高到低的處理順序排列：電動執行 機構關方向過力矩、電動執行機構開方向過力矩、AB相電流過流、CD相電流過流、電 源電壓過高、電源電壓過低、AB相功率模塊過熱、CD相功率模塊過熱、電機過熱；具 體程序步驟是：

當電動執行機構出現故障時，相應的故障信號將跳變為低電平；

電動執行機構開方向過力矩信號、電動執行機構關方向過力矩信號分別輸入第一個 74LS148的6N，7N引腳，第一個74LS148輸出五位二進制編碼EON、GSN、A0N、A1N、 A2N；

電機過熱故障信號TH_M，CD相功率模塊過熱信號TH_cd，AB相功率模塊過熱信號 TH_ab，電源電壓過低故障信號LO_U，電源電壓過高故障信號HI_U，CD相電流過流故 障信號CD_FO，AB相電流過流故障信號AB_FO和第一個74LS148的EON輸出，分別 相應輸入到第二個74LS148的1N、2N、3N、4N、5N、6N、7N、EIN引腳，第二個74LS148 的引腳GSN、A0N，A1N，A2N輸出四位二進制編碼；

由第一個74LS148輸出的GSN信號經過“非”門輸出XFA4信號，接入DSP的數據總 線D3位；第二個74LS148輸出的GSN信號是電動執行機構運行過程中產生的Fault故障 信號，當Fault故障信號為低電平時，CPLD關閉電機勵磁PWM脈沖信號輸出，電動執 行機構停止工作；

其中，第一個74LS148的EON輸入第二個74LS148的EIN引腳：電動執行機構開方 向過力矩信號或電動執行機構關方向過力矩信號為低電平時，第一個74LS148的EON輸 出高電平至第二個74LS148的EIN引腳，使得第二個74LS148的GSN輸出低電平，即 Fault故障信號為低電平，電動執行機構停止工作；

另外，第一個74LS148的GSN信號與第二個74LS148的GSN信號經過“與”門，得到 XFAULT信號接至功率電路，電動執行機構運行無故障時，第一個74LS148的GSN與第 二個74LS148的GSN輸出高電平，經過“與”運算輸出XFAULT為高電平，功率電路允許 輸出PWM脈沖；否則，“與”門輸出XFAULT信號為低電平，功率電路關閉PWM脈沖輸 出，電機停止運轉，電動執行機構停止工作，CPLD起到保護電動執行機構的作用；

第一個74LS148輸出的三位二進制編碼A0N、A1N、A2N，第二個74LS148輸出的三 位二進制編碼A0N、A1N、A2N中，第一個74LS148的A0N和第二個74LS148的A0N 經過“與”門，產生XFA1信號；第一個74LS148的A1N和第二個74LS148的A1N經過“與” 門，產生XFA2信號；第一個74LS148的A2N和第二個74LS148的A2N經過“與”門，產 生XFA3信號；將XFA1信號、XFA2信號、XFA3信號接入DSP的數據總線的低三位 (D0-D2)，DSP根據故障代碼進行識別和相應的邏輯控制；

DSP經過初始化后，若未有中斷，在運行過程中循環讀取CPLD給出的XFA1，XFA2， XFA3，XFA4信號，通過四位編碼識別故障后強行封鎖PWM的信號，使之不產生PWM 勵磁脈沖，開關量輸出當前故障信號。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于所述的電動執行機構動力源電機為四相8/6 極開關磁阻電機。