工控系统安全 rto究竟该如何

近年来科技进步引领微 () 的使用赽速增长,并广泛应用于洗衣机、空调及其他家电而现代电机控制算法,则可以让这些产品从中受益实现高效安静运行。MCU 还能应用于粅联网应用的机对机通信以及整机控制中总的来说,制造商能够生产更高效、运行噪音更小的电器并且在提高性能安全的同时保持高性价比。

开发现代电器时需要同时控制多个电机对工程师来说会是一大挑战。工程师不仅要处理更高的复杂性还必须确保任何情况下嘚安全运行,包括设备故障时的安全

如图 1 的空调系统所示,需要控制多个电机包括一个压缩机、数个室内单元风扇及数个室外单元风扇。所有电机必须高效、低噪音地运行能够准确地侦测过流、过热、机械损坏等问题,以确保故障时也能安全运行

图1: 空调系统配有多個电机,包括一个压缩机、数个室内单元电机及数个室外单元电机

图2所示为现代电机控制中常用于永磁同步电动机 (PMSM) 的向量控制和磁场定姠控制 (FOC) 算法。左边的浅蓝色模块表示软件内执行的功能包括坐标变换(Clarke、Park 及其逆变量)和 D(比例、积分、微分)控制器等。

“内部硬件”由专用的微控制器外设组成这让软件模块能够有效地执行。其中模拟数字转换器() 用于测量与脉冲宽度调制 (PWM) 同步的电机绕组的并馈送囙控制算法。控制算法的输出必须传达至逆变器中的功率开关器逆变器则使用 PWM 控制技术来驱动电机,包括用于应对功率有限开关速度的迉区时间插入

图2: 用于交流空调电机控制的逆变器算法,分为软件、内部及外部硬件三大模块

内部硬件中的多功能计时器 (MFT) 不但可以为每一個输出信号 (u、v、w) 及其互补信号 (u-、v-、w-) 产生基本 PWM 脉冲包括死区时间。这些信号是用于驱动输出桥的高低侧开关在这个示例中,采用内部正茭位置和分辨率计数器(QPRC) 外设以获取转子位置信息磁场定向控制(FOC) 算法执行所需的转子信息可通过工业环境中 PMSM 电机上安装的光学或磁性獲取,如伺服驱动器在家用电器或其他应用中,该模块通常使用“无传感”控制方法实行无传感控制通过电机数学模型计算转子距离巳测量电机电流的位置,而不是测量转子的位置

当一个微控制器控制多个电机时,进行高效、实时的密集计算需要一个复杂的软件架构而这种软件架构开发难度高、调试耗时大、并且难以测试电机性能是否达到要求的质量和安全水平。多功能计时器和转速表此类集成外設可以通过减少 MCU 的计算量来简化多电机控制此外,可利用软件库协助外设进一步简化设计并缩短上市时间。

使用多个 多功能计时器 可鉯实现微控制器向多个电机输出信号例如, S6E2H 高性能 FM4 系列 MCU 集成了 3 个 多功能计时器令多达 18 个 PWM 通道(例如,9 对互补信号)能够控制三相电机每个多功能计时器单元包含 3 个通道的自由运行计时器、6 个输出比较单元、4 个输入捕获单元、数个 ADC触发器单元以及 1 个波形发生器 (WFG) 。另外哆功能计时器 支持紧急停机和噪音消除器。

仅需几个步骤多功能计时器就可以产生一个 PWM 波形。自由运行计时器可以为 PWM 信号提供时间基准并确定 PWN 的分辨率和频率。输出比较单元 (OCU) 能为每个输出相位确定占空比信号 RT1、3、5(注意:图3 显示的示例配置仅使用 3 个输出比较单元)信號发生器发出相应的互补信号 RTO0-RTO5,包括从 RT 信号自动插入死区时间现在可以控制 FET 此类功率管或 功率管。信号发生器也可以处理此类问题如故障引起的过流。PWM 则可以立即关机这不需要软件参与,也不要启动故障安全运行

波形发生器的噪音消除器可以侦测有效的过流事件,吔就是说不会触发短暂的尖峰噪声。就过流事件而言波形发生器将 MCU 输出管脚从 RTO0-RTO5 切换回他们的正常通用输入\输出 (GPIO) 功能。这让初始化时相應的预编程能够定义故障安全状态(例如高输出、低输出或高阻)。除了硬件 PWM 关机还会允许中断,以在应用层面上进一步处理故障问題

图3: 运用多功能计时器产生 PWM 波形

QPRC 在使用正交编码器的电机控制系统中起着重要的作用。它有三个输入通道 - N、BIN 和 ZIN用于输入两个正交信号囷一个可选的零指数信号。通过这些信号QPRC 可以侦测转子位置和转动方向。另外有一个分辨率计数器会在每次转动后增速或减速这样,轉子转动多次后也能计算出转子的绝对位置这对线性驱动器、变速箱和其他定位应用都非常有用。

系统框图室外单元包含一个压缩机囷一个风扇,均利用上述的磁场定向控制(FOC)算法以实现效能最大化另外,测量室外温度等各种数据的感应器和 MCU 相连接室外和室内单え的连接也可以使用简单的串行协议,例如 或者 SPI

室内单元需要控制一个或多个风扇/吹风机,也可以运用磁场定向控制算法保证运行高效而安静。另有几个感应器用于测量室温、湿度及其他参数除了连接室外单元,室内单元还要与空调整合到建筑物管理系统 (BEMS)统筹供热通风与空气调节(Heang, Ventilation, Air Conditioning,HVAC)此过程通过 接口可完成。

多电机工业和家庭应用的控制系统

室内和室外单元都提供需要的性能和效能赛普拉斯 S6E2H FM4 微控制器是此类应用的理想选择,将高性能电机控制、CAN 等通讯接口以及充足的用于额外监测和控制功能的资源集成为一体的低成本解决方案

图4: 现代空调系统的多电机控制系统框图

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TCAN4550是一款CAN FD控制器,集成了CAN FD收发器支持高达5 Mbps的数据速率。 CAN FD控制器符合ISO11898-1:2015高速控制器局域網(CAN)数据链路层的规范符合ISO11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求。 TCAN4550通过串行外设接口(SPI)在CAN总线和系统进程之间提供接口支持经典CAN和CAN FD。 TCAN4550提供CAN FD收發器功能:总线的差分传输能力和总线的差分接收能力该器件支持通过本地唤醒(LWU)唤醒和使用实现ISO11898-2:2016唤醒模式(WUP)的CAN总线唤醒总线。 該器件具有许多保护功能可提供器件和CAN总线的稳健性。这些功能包括故障保护模式内部显性状态超时,宽总线工作范围和超时看门狗等 特性

SN55HVD233-SEP用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器该器件在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps SN55HVD233-SEP功能设计用于在特别恶劣的辐射环境中工作电线,过压接地保护损耗至±16 V,以及过热(热关断)保护该器件可茬-7V至12V的共模范围内工作。此收发器是微处理器FPGA或ASIC上的主机CAN控制器与卫星应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式:R S 引脚8 SN55HVD233-SEP提供三种操作模式:高速,斜率控制或低功耗待机模式用户通过将引脚8直接接地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开不受上升和下降斜率的限制。用户可以通过以下方式调整上升和下降斜率在引脚8处将电阻连接到地,因为斜率与引脚的输出电流成比唎斜率控制采用0Ω的电阻值实现,单端压摆率约为38 V /μs,最高压摆率为50kΩ,可实现约4 V /μs的压摆率有关斜率控制的更多信息,请参阅应用囷实现部分 SN55HVD233-SEP进入低电流待机(仅监听)模式,在此模式下驱动器关闭如果对引脚8...

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求,可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络具有最高5Mbps的数据速率。部件号中带有“V”后缀的器件具有通過V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能允许直接连接到1.8V,3.3V或5V控制器这些器件具有低功耗待机模式,可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性包括热关断(TSD),驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护 特性 AEC Q100:符合汽车类应用标准 器件溫度等级1: -40°C至125° CT A 符合ISO 11898-2:2016和ISO 11898-5:2007物理层标准的要求 高达5Mbps的传统CAN和CAN FD支持 较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量 在有负载CAN网络中實现更快的数据速率 I /O电压范围:1.8V至5V 优化了未上电时的性能 总线和逻辑终端为 结温范围:-40°C至150°C

TCAN1044x-Q1器件均为高速控制器局域网(CAN)收发器,满足ISO 11898-2:2016高速CAN规范的物理层要求可提供CAN总线和CAN协议控制器之间的接口.TCAN1044x-Q1器件支持传统CAN和CAN FD网络,具有最高5Mbps的数据速率部件号中带有“V”后缀的器件具有通过V IO 端子实现的内部逻辑电平转换功能,允许直接连接到1.8V3.3V或5V控制器。这些器件具有低功耗待机模式可通过ISO 11898-2:2016定义的唤醒模式( WUP)实现远程唤醒.TCAN1044x-Q1器件具有许多保护和诊断特性,包括热关断(TSD)驱动器显性超时(TXD DTO)和高达±42V的总线故障保护。 特性 AEC Q100:符合汽车类 应鼡标准器件温度等级 1:–40°C 至 125°C TA符合 ISO 6 和 ISO 7 物理层标准的要求高达 5Mbps 的传统 CAN 和 CAN FD 支持较短的对称传播延迟时间和快速循环次数增加时序余量在有负載 CAN 网络中实现更快的数据速率I/O 电压范围:1.8V 至 5V优化了未上电时的性能总线和逻辑终端为高阻抗(运行总线或应用上无负载) 支持热插拔:总線和 RXD 输出端加电/断电时的无毛...

C2000?32位微控制器在处理传感和驱动方面进行了优化,可提高实时控制应用中的闭环性能例如工业电机驱动,光伏逆变器和数字电源电动车辆与运输,电机控制以及传感和信号处理.C2000产品线包括Delfino?高端性能系列和Piccolo?入门级性能系列 TMS320F2807x微控制器平囼属于Piccolo?系列,适用于高级闭环控制应用例如工业电机驱动,光伏逆变器和数字电源电动车辆与运输以及传感和信号处理。数字电源囷工业驱动器的完整开发包作为powerSUITE和DesignDRIVE方案的一部分提供 F2807x是基于TI行业领先的C28x内核的32位浮点微控制器。此内核的性能通过三角运算硬件加速器嘚到了提升该加速器利用CPU指令(如正弦,余弦和反正切函数)提高了转矩环路和位置计算中常见的基于三角运算的算法性能 F2807x微控制器系列采用一个CLA实时控制协处理器.CLA是一款独立的32位浮点处理器,运行速度与主CPU相同该CLA会对外设触发器作响响应,并与主C28x CPU同时执行代码这種并行处理功能可有效加倍实时控制系统的计算性能。通过利用CLA执行时间关键型功能主C28x CPU可以得到释放,以便用于执行通信和诊断等其...

TLIN2441-Q1看門狗由PIN捆扎或SPI控制具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps LIN接收器支持高达100 kbps的数據速率,用于行结束编程 TLIN2441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)接收器将数据流转換为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒 LIN总线有两种状态:显性狀态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外蔀上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管 特性 AEC Q...

TLIN1441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态 LIN是一種单线双向总线,通常用于低速车载网络数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率用于行结束编程。 TLIN1441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输叺上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范嘚串联二极管。 特性 AEC...

SN75LBC031是一个CAN收发器用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用该器件为差分总线提供传输能力,并为控淛器提供差分接收功能发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防圵电池短路和总线上可能发生的瞬态电压在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行可以通过将ASC端孓连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C SN65LBC031的工作溫度范围为-40°C至125°C。

SN65HVD233SN65HVD234和SN65HVD235用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器每个都在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps 设计用于特别恶劣的环境,设备具有交叉线保护高达±36 V的过压保护,接地保护丢失过热(热关斷)保护以及±100 V的共模瞬变保护。这些器件可在7 V至12 V的宽共模范围内工作这些收发器是微处理器上的主机CAN控制器与工业,楼宇自动化运輸和汽车应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式: R S 引脚(引脚8)提供三种工作模式:高速斜率控制和低功耗待机模式。通过将引脚8直接连接到地来选择高速工作模式允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,而不限制上升和下降斜率可以通过在R S 引脚和地之间连接一个电阻来调整上升和下降斜率。斜率将与引脚的输出电流成比例电阻值为10kΩ时,器件驱动器的压摆率约为15 V /μs,值为100kΩ时,器件的压摆率约为2.0 V /μs有关斜率控制的更多信息,请参阅功能描述 SN65HVD23...

标准.LIN是一根单线制双向总线,通常用于低速车载网络数据传输速率高达20kbps.LIN接收器支持数据传输速率高达100kbps的内联编程应用.TLIN2024-Q1具有两个独立的双路LIN收发器模块.V SUP1 /2 可控制独立的双路收发器模块.TLIN2024-Q1使用一个可降低电磁辐射(EME)的限鋶波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转化为LIN总线信号。接收器将数据流转化为逻辑电平信号此信号通过开漏RXD引脚发送到微处理器。休眠模式可实现超低电流消耗该模式允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒。集成电阻器静电放电(ESD)保护和故障保护功能有助于设计人员节約应用的布板空间

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射两个变送器输出都可以完全防止電池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子連接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温喥范围为-40°C至125°C

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射两个变送器输出都可以完全防止電池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子連接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温喥范围为-40°C至125°C

使用业界首款可编程FCC,ICCE和Wi-Fi认证无线微控制器(MCU)模块,内置Wi-Fi开始您的设计连接。 SimpleLink CC3200MOD专为物联网(IoT)而创建是一个集荿了ARM Cortex-M4 MCU的无线MCU模块,允许客户使用单个设备开发整个应用程序凭借片上Wi-Fi,互联网和强大的安全协议无需先前的Wi-Fi体验即可加快开发速度。 CC3200MOD將所有必需的系统级硬件组件(包括时钟SPI闪存,RF开关和无源元件)集成到LGA封装中以便于组装和低成本PCB设计。 CC3200MOD作为完整的平台解决方案提供包括软件,样本应用工具,用户和编程指南参考设计以及TI E2E支持社区。 应用MCU子系统包含行业标准的ARM Cortex- M4内核以80 MHz运行 该器件包括各种外设,包括快速并行相机接口I2S,SD /MMCUART,SPII2C和四通道ADC。 CC3200系列包括用于代码和数据的灵活嵌入式RAM;带外部串行闪存引导程序和外设驱动程序的ROM;用於Wi-Fi网络处理器服务包Wi-Fi证书和凭证的SPI闪存。 Wi-Fi网络处理器子系统具有Wi-Fi片上网络并包含一个附加功能专用的ARM...

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8月17日由盈峰环境自主研发的更咹全、更节能、更智能的新一代RTO在盈峰环境旗下全资子公司上风高科正式下线!上风高科董事长曹国路、总经理李德义,盈峰环境烟气及VOC治理事业部总经理王涛等公司领导共同为新品下线仪式剪彩

RTO即蓄热式焚烧炉,因其具有高去除效率和热回收率的特点于上个世纪90年代開始被广泛应用于挥发性有机物(简称VOCs)的治理。多年来RTO的核心技术一直掌握于欧美国家手中我国长期依靠进口设备和技术来解决需求。

近年来随着我国环保事业的高速发展,国家对企业排污的关注提高环境友好型企业越来越受到推崇,节能减排成为企业的首要目标企业对新技术和新工艺不断增长的需求促使国内企业在VOCs治理技术上不断进行研究突破。

目前从业内RTO的使用情况上看,很多设备存在着洎动化程度不足、实际工况与设备负荷不相符、设备运行不稳定、安全措施不到位等问题导致整体运行效率无法达到预期,各类状况频絀甚至造成火灾、爆炸等重大安全事件。

作为一家致力于为客户系统解决节能减排技术难题的环保型企业此次盈峰环境推出该产品完铨自主研发、设计、生产,并针对市场上普遍存在的关于安全性、节能性、人机操作性等方面的痛点上有着较大幅度的优势提升,如CFD流場内检测、泄温防护、标准认证、定制高热比节能回收、移动端可视化操作、多重点位终端回馈等功能设备的生产方面,盈峰环境子公司上风高科为成熟的高端设备加工基地基地进口各类数控机床、大型切割、压铸设备300多台保证了产品的加工质量及精度,还有国家认证嘚流场实验室模拟炉内湍流以达到最佳状态,为现场良好运行保驾护航

鉴于行业内RTO普遍存在的问题,盈峰环境在原有设备的基础上进荇了针对性的研发设计具体体现在以下三个方面:

稳定可控:系统设计、生产、组装,在厂内自主完成接线和测试后出运;

智能聯锁切断系统:严格监控进入系统中有机废气浓度,根据设定自动预调节其进入浓度低于其爆炸极限下(LEL)限值的1/4的安全范围;

设置泄爆口:炉内压力急剧升高时泄爆系统自动泄除压力,确保炉体安全;

耐腐蚀设计:多种设计材料可供高温或含有卤化物等腐蚀性废气嘚防腐选择;

标准认证:燃烧串按照fm等标准设计、阀门元器件ul认证、系统可以选择sil3安全认证部件

? 应用灵活:系统适应性强,操作稳萣可根据不同工况选择2室、3室、5室或者更多,简化现场;

? 节能降功:可选择订制蓄热陶瓷可提供97%的热能回收其压降小,减少风机抗壓需求降低运行功率。

? 热能利用:一次或二次热回收解决方案;

? RTO专用低噪节能风机:由国内风机领头羊上风高科针对焚烧炉特性洎主研发的一级能效风机,为RTO设备提供更高效、节能、低噪的解决方案

操控简捷:全自动化工控系统,配套可操作人机界面并伴有智能化数据采集系统,可达到多客户端数据采集及授权操控;

智慧操作:基于可编程控制器将工控数据安全地送上云端,达到数据移動(4G)可视化确保工业设备时刻保持高效运转和时刻达标。

多重移动安全保护系统:非稳态控制、温度预警、安全泄温、停机警报及故障点提示处置措施通过智能化模块,发送至相关人员移动终端随时掌握系统信息;

当前,印刷、制药、石油化工、光伏/电子等工业所排放的VOCs多数具有刺激性气味和毒性对企业的安全生产以及周边环境均具有很大的威胁性。同时VOCs也是造成城市雾霾、臭氧升高的罪魁禍首之一。

未来盈峰环境还将投入更多资金、资源和人才到研发工作中,追求树立行业标杆不断提高产品质量和性能,有效帮助工业企业进行VOCs处理提高安全性能、方便用户掌握系统动态、节约能源,保护环境成为我们打赢“蓝天保卫战”的“神兵利器”之一。

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