这部分是下位机控制系统的输入、输出部分，主要完成阀门各种报警信号、开度的采集，对阀门开、关、停的控制等，其结构如图6所示。在数据采集电路中，除了采集基本的运行状态外，还增加了电机缺相、转矩越限、电机过热、熔断器损坏、行程开关到位、紧急制动状态等大量的信号采集点，提高了下位机的监控能力。阀门中的采集信号和控制信号多数为强电信号，为了使单片机系统免受影响，在电路中采用了隔离设计，增加了系统的可靠性。

    ④ 人机接口模块

    对阀门的运行除了可通过上位机远程控制外，还保留了现场控制功能，这主要通过现场手操器完成，它是下位机中的人机接口模块。手操器由键盘和数码管显示电路组成。在手操器的设计中采用了I2C总线技术，键盘电路采用了具有I2C接口的输入输出扩展芯片PCF8574，显示电路采用了具有I2C接口的数码管显示驱动芯片SAA1064，单片机80C552本身就集成有I2C总线接口，为系统的软硬件设计提供了方便。手操器的硬件结构如图7所示。另外，I2C总线支持带电插拔，给手操器的使用带来了极大的方便，使用者可以在不妨碍阀门正常工作的情况下，拆装手操器。

     ⑤ 通信功能模块

     通信电路是下位机中的CAN总线接口部分，是提供阀门远程控制功能的核心部分。它由CAN控制器SJA1000、CAN驱动器82C250以及光电隔离电路构成，电路结构如图8所示。由于光电隔离的需要，模块使用了DC-DC电源模块。为了提高通信模块的通用性，满足不同使用的需要，在下位机中还设计了微动开关，用于设置不同的通信波特率和不同阀门的地址选择。

     3.2 下位机软件设计

     下位机软件用C51语言编写，程序的可读性、可移植性大大提高。下位机软件主要完成阀门的状态和故障的采集、阀门开度采集、执行开关停阀门的动作和通信功能。由于篇幅的关系，下面仅介绍主控制程序和CAN总线通信中断服务程序。

     ① 主程序的设计

     下位机软件的主要工作是采集阀门的信号、控制阀门运动以及响应上位机的请求或命令。下位机系统初始化后进入主程序循环，为了准确采集阀门开度和避免误报警，对输入信号都进行了简单的数字滤波，下位机对这些信号综合分析后，根据开度要求控制阀门的开、关、停动作。下位机具有现场控制、远程控制两种控制方式，可由现场开关来区分，在这两种控制方式下，下位机都可以根据上位机的要求进行运行数据的上传。所不同的是，在现场控制时，操作者在现场用手操器进行控制，这时上位机对下位机只能监视，不能控制；远程控制时，下位机通过分析上位机命令来对阀门进行控制。下位机主程序软件流程如图9所示。

     ② CAN中断服务程序的设计

     当上位机向下位机发出数据请求或命令时，下位机就会进入CAN中断服务程序。在进入CAN中断服务程序后，首先进行现场保护，然后读取SJA1000的中断寄存器，分析是哪种中断并置相应的标志位，如果是接收中断，则置接收数据标志并读取数据，然后释放缓存，最后恢复现场，中断返回。CAN中断服务程序如图10所示。

     由于下位机要嵌入到阀门电装的腔体中，电磁干扰严重，在设计中采用了多种软、硬件抗干扰设计，由于篇幅原因，不再一一详述。

4 结束语

     本文提及的技术已经在天津阀门公司生产的QT、OOM、SMC、ZA等系列电动阀门中得到应用，使其成为具有远程控制功能和故障诊断功能的电动阀门。由这些阀门构成的远程阀门控制系统已经实际运行了近一年时间，运行情况良好，达到了设计要求，并通过了天津市科委组织的专家鉴定。目前，正在准备产品的中试，同时加紧应用层协议的规范化，力图尽快推出满足DEVICENET的电动阀门产品。相信随着这类产品的推向市场，必将推动我国现场总线执行器的发展。