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2.2.1 电子控制柜设计
控制柜主要由3余度控制器、控制软件、独立超转保护器、机柜、继电器箱、电源等部件组成。控制柜底部和背部设计有钢丝绳减振器,采用前开门、顶部进出线方式[12]。
控制器由主CPU、AD、DA、FI、IO 等模块组成,各模块自带CPU 处理器,模块之间通过Ethercat 工业实时以太网连接,电子控制器原理如图2 所示。
控制器的各种功能模块之间用Ethercat 连接并完成数据交换。各模块既可以集中到一起也可以分散到燃气轮机的各部分,通过Ethercat 实现实时信息交流和控制。通讯带宽可达到100M。
EtherCAT采用主、从站的方式,每个CPU 模块作为主站与各从站(I/O 模块)形成1 个EtherCAT 网,实现实时控制。CPU 模块可多个选择,并根据需要实现功能扩展。各主站(CPU 模块)间通过通讯模块或普通以太网协议通讯软件。
2.2.2 控制软件开发
以往的燃气轮机数控系统软件开发过程,一般针对实际控制器硬件平台编制1 套控制软件,由于硬件相关软件与顶层控制软件界限不明,使得控制软件移植到不同硬件平台时工作量很大,且不利于维护。如果借鉴操作系统中对软件层次的划分原则,使得同一功能的外设均具有一致的驱动程序接口,同一类型的底层操作均具有一致的IO 系统接口,可以极大提高控制软件的可移植性和可维护性。
控制软件由CPU 模块的控制应用软件和其它通用模块底层软件组成。
底层软件与模块一一对应。模块的底层软件主要实现通用模块采集、输出或信息交互功能,并与其它模块通讯、传递和接受信息,实现控制系统功能。CPU模块的控制应用软件通过与底层软件,根据模块的特点进行功能的初始选择和配置,软件架构如图3所示。
控制软件设计过程中1 个十分重要的工作是Ethercat实时以太网通讯软件包的开发。通讯软件包需实现电子控制器各模块的初始化、过程数据收发、通讯故障诊断等功能。
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