[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

技術領域

本發明涉及電動執行機構的故障處理技術，特別涉及一種采用復雜可編程邏輯器件 (CPLD)實現對電動執行機構多個故障進行優先級處理的邏輯控制裝置及實現方法。

背景技術

電動執行機構廣泛應用于各種工業自動化過程控制環節，是一個相當重要的基礎設 備。目前，在電動執行機構控制系統中，軟件、硬件的可靠性和穩定性已經非常高，而電 動執行機構的故障成為控制系統失效的主要原因，執行機構的故障診斷和故障保護越來越 受到重視。隨著電動執行機構正向數字化、智能化、網絡化方向發展的趨勢，電動執行機 構復雜度的不斷增加，對執行機構故障處理和保護的實時性、快速性要求幾乎達到了苛刻 的程度。電動執行機構現有的故障保護和處理方法主要是采用傳統模擬控制器，對單個故 障分別進行軟件保護。針對電動執行機構故障較多，故障復雜的特點，基于優先級的任務 調度策略利用軟件保護的編程方式和代碼重復利用，超循環的方式不能滿足資源管理和系 統的實時要求，系統帶病運行，做出錯誤動作使故障范圍擴大，影響整個系統，甚至給生 產造成嚴重后果；實現相應功能的硬件實現成本高，可靠性低，技術不完善。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于CPLD的電動執行機構故障優先級處理的裝置及實現方 法，采用CPLD作為電動執行機構控制器的故障處理單元，根據故障信號的數量，選用 CPLD中的n個74LS148組成優先編碼器，對輸入故障信號進行優先級處理。本發明降低 了系統的設計復雜性，節省了硬件空間，并具有運算簡單、故障信號判斷迅速、成本低等 優點，實現了軟件和硬件的雙重保護，提高了系統的可靠性，實現高性能、多功能的應用， 具有良好的可移植性、時間性能和空間性能。

本發明提供的一種基于CPLD的電動執行機構故障優先級處理的裝置包括：比較器， 光耦，CPLD，DSP，電機勵磁功率模板，過溫繼電器，限位開關。

電機執行器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中包含n個74LS148芯片，將產生的x個電動執行機構故障信號由光耦的輸出 引腳和電機勵磁功率模板輸出引腳，按照優先級的順序依次連接至CPLD中各74LS148譯 碼器的0N，1N，2N，3N，4N，5N，6N，7N對應引腳。

所述的n個74LS148的引腳連接方式：按照優先級從高至低的連接順序為：由第一個 74LS148，第二個74LS148，......，第n個74LS148的7N、6N、5N、4N、3N、2N、1N、 0N引腳。

所述的第一個74LS148的EIN接地，其余的第二個74LS148，......，第n個74LS148 的的EIN引腳連接至上一級第n-1個74LS148的EON引腳，實現多個電動執行機構故障 的優先級處理。

所述的74LS148的閑置輸入引腳接電源。

本發明提供的一種基于CPLD的電動執行機構故障優先級處理裝置的實現方法包括的 步驟：

1)根據電機的相數和所選擇的功率模板所產生的x個故障信號，再經過光耦傳給 CPLD；

2)故障信號輸入到復雜可編程邏輯器件(CPLD)，CPLD的n個74LS148譯碼器進 行故障優先級的處理，經過對故障信號進行數據鎖存、轉換譯碼，經過CPLD譯碼后，產 生的若干編碼信號XFA依次輸入至微處理器(DSP)的數據總線，Fault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。

所述的經過光耦傳給CPLD故障信號為：執行器主回路電壓和標準電平分別輸入比較 器，比較器輸出電源過電壓、欠電壓信號。

電機勵磁功率模塊產生電機各相繞組的過流故障信號。

電機勵磁功率模塊產生的模塊過溫故障信號

限位開關輸出電動執行機構開方向過力矩、電動執行機構關方向過力矩信號。

由過溫繼電器輸出的電機過溫信號。