电动执行机构是自动控制系统中重要的终端控制元件,它对整个自动控制系统的正常运行、调节品质的优劣具有重要影响。目前,我国工业中应用的传统电动执行机构,存在控制精度低、死区大、无网络通讯功能等缺点,无法适应现代工业生产要求。随着智能控制技术和现场总线技术的发展,电动执行机构的智能化和总线化成为该领域技术的必然发展趋势。因此,基于PROFIBUS-DP现场总线的智能电动执行机构关键技术的研究,成为一个非常具有实际应用价值的课题。本文主题是应用嵌入式系统设计方法,研制具有自主知识产权的智能电动执行机构,重点研究适用于电动执行机构的嵌入式PROFIBUS-DP总线接口模块。本文首先介绍了工业自动化仪表、特别是电动执行机构的发展历史和未来趋势,然后介绍了嵌入式系统和现场总线在仪表中的应用前景,为系统的总体设计提供思路和方向。其次,本文以CMX-Scheduler嵌入式实时操作系统内核作为研究对象,首先详细分析了CMX-Scheduler的源代码,重点分析研究该系统的内核原理、移植等细节,并对采用该嵌入式操作系统作为平台进行系统开发进行了深入的研究。基于现场总线技术设计智能型电动执行机构是本文的重点。论文首先对电动执行机构的主控制电路和系统软件结构进行总体设计。电动执行机构的主控制电路主要包括执行机构位置检测电路设计、红外通信接口电路设计、电机驱动电路设计以及PROFIBUS-DP总线通信接口电路设计等。以此电动执行机构硬件平台为基础,通过CMX-Scheduler系统移植工作,完成系统软件的设计实现。并且构建PROFIBUS-DP总线网络,对所设计的电动执行机构的相应功能进行测试,试验结果表明此电动执行机构可以实现PROFIBUS-DP总线通信功能。本文将PROFIBUS-DP现场总线控制系统作为研究对象,对引起系统可靠性下降的根源?故障进行了详细分析,对PROFIBUS-DP系统可能出现的故障类型进行了分类研究。论文从故障预防和故障容错两个方面研究了提高PROFIBUS-DP控制系统可靠性的有效措施,其中以冗余技术作为研究重点,研究实现PROFIBUS-DP控制系统冗余的两种主要方案:主站冗余和从站冗余。然后对它们的体系结构、工作机理以及所提供的故障保护功能进行了详细地分析。通过构建PROFIBUS-DP冗余系统,针对提出的方案进行了分析测试,试验结果表明,该方案能显著地提高PROFIBUS-DP总线控制系统的可靠性水平。