基于CMX-RTOS嵌入式实时操作系统的电动执行机构控制方法技术方案

一种基于ＣＭＸ－ＲＴＯＳ嵌入式实时操作系统的电动执行机构控制方法。包括：１．确定电动执行机构的任务：将电动执行机构的功能任务分为信号采集处理任务、红外通信任务、与ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ接口板通信任务、键盘处理任务和ＬＣＤ液晶显示任务；２．根据各个任务的执行顺序以及对系统安全性影响的大小决定各任务的优先级；３．比较就绪任务和当前运行任务的优先级高低；４．确定要执行的任务。本发明专利技术涉及的电动执行机构包括：位置检测电路、中央处理电路、电机驱动电路、ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ接口电路组成。本发明专利技术通过引入ＣＭＸ－Ｓｃｈｅｄｕｌｅ嵌入式实时操作系统的设计方法，使电动执行机构能够实时响应上位机及现场设备的控制要求，准确、及时地完成系统的控制任务。

Electric actuator control method based on CMX-RTOS embedded real time operating system

A control method of electric actuator CMXRTOS based on embedded real-time operating system. Including: 1. to determine the electric actuator task: the function of the electric actuator is divided into signal acquisition and processing tasks, tasks, and infrared communication interface board PROFIBUS-DP communication task, keyboard processing task and LCD liquid crystal display task; 2. according to each task execution sequence and the effects on the security of the system is determined by the size of the task comparison of 3. priority ready task; and the current running task priority; 4. to determine the task to perform. Including the electric actuator of the present invention relates to the position detection circuit, a central processing circuit, motor drive circuit, the PROFIBUS-DP interface circuit. The design method is introduced CMXSchedule embedded real-time operating system, the electric actuator can control the real-time response of PC and field equipment requirements, accurate and timely completion of the task control system.

【技术实现步骤摘要】
基于CMX-RTOS ^A^实自作系统的电动执行机构控制方法fe^领域本专利技术属于IDlk仪表控制
，实现一种基于CMX-RTOS^A^实, 作系统的智能电动执行机构控制方法。背景駄电动执行机构系列是一类终端控制仪表，广泛应用于大型{红、石油、冶金、电力等行业，用于对压九流量、 进衍周节。电动执行机构是工M:程控制中的觀设备,它接收来自调节器的模拟信号(一般是4 20mA电流信号)社位机的数字信号，并将離换为电动执 行机构相应的角位移或直线位移输出，去驱动阀门、挡板等动作，以实现对各种过程参数的自动控 制。随着国内工业自动UC平的日益提高，对电动执行机构技术性能的要求亦麟越高，迫切需 要新一代的智能化电动执行机构来代替目前^ffl的产品，以提高自动化禾SS和生产效率。
技术实现思路
l本专利技术目的是,一种基于CMX-RTOS ^A式实(W作系统的智能电动执行 机构控制方法，引入^A^实日报作系统CMX-RTOS，使i妨法具有良好的实时性，具有可移植、 可裁减^#点，可以很好地解决国产电动执行机构存在的战问题。CMX-RTOS是一种基于抢占式的实时多任總作系统，可以^f壬务调度、中糊艮务管理、 事件管理和时间管理等功能。本专利技术利用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6014A结合CMX-RTOS IftA式实 时操作系统，实现信号的高精度和快速处理，更好地提高电动执行机构的智能化、'微几feK平， 并能保证电动执行机构具WS好的实时性和可靠性。本专利技术^f共的基于CMX-RTOS ItA^实,作系统的电动执行机构控制方^a括第一、确定电动执行机构的任务针对电动执行机构各^分功肯採用了模±刺七设计思想， ^f壬务划分为信号采集处理任务、红外通信任务(UART1)、与PROFIBUS-DP接口板通信任务 (UART2) 、 ^:处理任务和LCD液晶显示任务共五部分；第二、各任务的优先级设置根据各个任务的实时性要求以及对系统安全性影响的大小决 定W壬务的优先级；第三、比较就绪任务和当前运行任务的优先级高低；第四、确定要执行的任务当就绪任务的优先级高于当前运行任务时，则由CMX-Scheduler 实时系统内核实现任务调度切换，首先保存当前运行任务，皿行就绪任务；当就绪任务的优先 级低于当前运对亍{壬务时，继纟^待。本专利技术为了保证系统的高稳定性，采用静态优先权，即运行过程中任务优先权不变。CMX-Scheduler翻基于优先级的可抢占式调度算法，根据任务的优先级，确定任务的执行先后顺 序，从而保证关键任务l舰时处理，保ig统实时性。±^1兑的信号采集处理任务由定时 采集、数字搶波、m^转换等子禾號构成， 采 集时间周期可根据需要设定，数字搶波由多种算法构成，可根据实际现场IQ^M佳 虑波算法。 完^th^任务的硬件电路采用的是高性能的导电塑料精密旋转电位器检领胸门所处开度健。对 输入的电压电流信号进行调理、放大及滤波，由Microchip公司的高性能数字信号控制器 dsPIC6014A的12位精度的片上A/D转换模块处理tiS信号。上述所到之处说的的红外通信处理任务包括接收、m、校验子禾im。接收、錢子禾聘通讯参数可设定，mffi-格式可设定，校验算法可设定。完l^hM任务的红外通信接口电路由MCP2122编解码 芯片禾卩TFDU4100的红外收发芯片组成，MCP2122与主控制器dsPIC6014A ilil异步串《 il信方式(UART)实现通讯数据传输.上述所说的PROFIBUS-DP接口M信任务实5胜控制器dsPIC6014A与PR0FIBUS-DP接口板之 间利用异步串行通儲式(UART)实现总线m^f输，实现电动执行机构的总线化功能。该任务 包括接收、发送、校验、报错子程序。接收、，子，M^通讯参数可设定，数据格式可设定，校 验算法可设定，报错子禾聘可根据当前通i微态判断是否发生通讯故障。i^^f说的M^h理任务。fflil按键电路实现电动执行机构参数设定和手自动切换功能。 ±^^兑的LCD液晶显示任务。包括显示 格式转换和通讯子禾醉。完j^t^任务的硬件 选用28x64点阵式LCM液晶显示模块，其中内嵌了带有片上廳的液晶控制器，它与主控制器 dsPIC6014A之间ffi3112C总线方式工作。本专利技术的优点和积极效果本专利技术通过引入CMX-Schedule 1ftA式实日彌作系统的设计方法，使电动执行机构育激实时 响Rh位机及现场设备的控制要求，准确、及时地完成系统的控制任务。经过现场实践检验，电 动执行机构运行稳定，具有较高的实时性。附图说明图1是本专利技术所涉基于CMX-RTOS mA式实日彌作系统的智能电动执行机构硬件结构示意图。图2是本专利技术所涉基于CMX-RTOS IftA^实B^作系统的智能电动执行机构的CMX-RTOS ^A^实时操作系统结构示意图。图3是本专利技术所涉基于CMX-RTOS ^A式实m作系统的智能电动执行机构软件结构示意图。图4是本专利技术所涉基于CMX-RTOS WA^实,作系统的智能电动执行机构任务状态变迁示意图。图5是本专利技术所涉基于CMX-RTOS ^A式实时操作系统的智能电动执行机构任务调度切换示 意图。具被li^:实施例1:本专利技术Jif共的基于CMX-RTOS ftA式实时操作系统的电动执行机构控制方法，包括第一、确定电动执行机构的任务针对电动执行机构各^分功t^^用了模谢七设计思想，为雌ij分为信号采 理任务、红外通信任务(UART1)、与PROFffiUS-DP接口IKl信任务 (UART2)、離处理任务、LCD液晶显示任务共五个任务；第二各任务的优先级设置根据M任务的实时性要求以M系统安全性影响的大小决定 ^fi务的优先级；第三、比较,^l任务和当前运行任务的优先级高低；第四、确定SI丸行的任务当就绪任务的优先级高于当前运行任务时，则由CMX-Scheduler 实时系统内核实现任务调度切换，首先保存当前运行任务，瓶行就绪任务；当就绪任务的优先 级低于当前运行任务时，继纟^待。本专利技术为了保证系统的高稳定性，系统采用静 先权，即运行过程中任皿先权不变。实施例2:本专利技术方法所涉及的基于CMX-RTOS嵌入式实时操作系统的智能电动执行机构，采用 Microchip公司的高性能数對言号控制器dsPIC6014A作为中央处理器，S^g置由位置检测电路、 中央M处理电路、电机驱动电路和PROFIBUS-DP总线接口电路细龙。(硬件结构示意图如图l)一种基于CMX-RTOS ^A式实日彌作系统的智能电动执行机构，其特征在于CMX-RTOS嵌 入式实时操作系统包含三个部分用户应用程序(API)、系统内核程序、系统软硬件接口程序。 用户应用程序(API)主要以任务的形式实现系,用功能。系统内核禾，主要完成CMX-RTOS 系统运行管理。系统软硬f條口f骄完成CMX-RTOS系^(寸CPU资源4顿与管理。要实现将 CMX-RTOS ^Ai^实日彌作系纟赃dsPIC6014A主控制器的移植，主要完成系统软硬f條口禾歸 改写，即完成CMX-RTOS^A^实赚作系舰dsPIC6014A微处理器的寄存器读取，以及硬件 的中断管理等工作。(CMX-RTOS ^A式实B^作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＣＭＸ－ＲＴＯＳ嵌入式实时操作系统的电动执行机构控制方法，其特征在于该控制方法包括：第一、确定电动执行机构的任务：包括信号采集处理任务、红外通信任务、与ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ接口板通信任务、键盘处理任务、ＬＣＤ液晶显示任务；第二、各任务的优先级设置：根据各个任务的实时性要求以及对系统安全性影响的大小决定各任务的优先级；第三、比较就绪任务和当前运行任务的优先级高低；第四、确定要执行的任务：当就绪任务的优先级高于当前运行任务时，则由ＣＭＸ－Ｓｃｈｅｄｕｌｅｒ实时系统内核实现任务调度切换，首先保存当前运行任务，并执行就绪任务；当就绪任务的优先级低于当前运行任务时，继续等待。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辉，岳有军，王红君，韩德宇，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]