引言

在實際的變頻器調(diào)速應用中,工作人員需到現(xiàn)場才能控制變頻器,造成很大的不便。隨著企業(yè)工作現(xiàn)場總線的發(fā)展,遠程控制變頻器系統(tǒng)開始進入我國各大型企業(yè)中,不但提高了變頻器操作效率,還起到了節(jié)約電量的作用,變頻器的遠程控制突顯出了越來越重要的作用。

1研究背景

變頻器是通過對電力半導體的控制,可以使工頻發(fā)生改變的電能控制裝置。在變頻器遠程控制過程中,系統(tǒng)中的電動機與變頻器連接,進行電動機頻率的調(diào)控。在操控室中安裝有PLC,用來輸出動作相關信號。當現(xiàn)場需要對電動機進行調(diào)控時,由操控室發(fā)出動作指令,動作指令可通過使用PLC轉(zhuǎn)換輸出動作模擬信號,經(jīng)過網(wǎng)絡傳輸,被變頻器控制端接收,變頻器讀取接收的信號,將電機調(diào)整到指令動作或頻率,實現(xiàn)變頻器的遠程控制。本文設計了一個嵌入式控制變頻器參數(shù)系統(tǒng),其功能包括以下幾個方面:通過嵌入式控制,實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集:基于STM32F103ZET6設計了用于數(shù)據(jù)采集的硬件電路,內(nèi)含144個引腳、112個I/o口,大部分I/o口均支持5V電壓傳輸(模擬通道除外）,且可支持調(diào)試。調(diào)節(jié)運行參數(shù)時,運用了ModbuS協(xié)議將STM32開發(fā)板與變頻器連接,使用圖形軟件庫STemWin,調(diào)用函數(shù)接口,設計開發(fā)嵌入式圖形界面,并通過圖形控制界面實現(xiàn)間接控制變頻器。為了提高性能,在STM32F103ZET6上完成了嵌入式Kei1uViSion5的調(diào)試與運行,并且在Kei1uViSion5環(huán)境下完成了對GPIO、顯示屏、LED數(shù)碼管、按鍵、紅外遙控等模塊以及I/O口的相關設備驅(qū)動程序,并且編寫了相對應的程序?qū)υO備進行控制與使用。通過對變頻器參數(shù)的設置,可以實現(xiàn)設定變頻器加減速時間、最低頻率、偏置頻率,選擇加減速模式,提升轉(zhuǎn)矩等功能。而對于利用STM32開發(fā)板實現(xiàn)對變頻器參數(shù)的設定研究,成本較低,同時可擴展實現(xiàn)對變頻器參數(shù)顯示的遠程控制。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,在變頻器廣泛應用的電力、石油、鋼鐵等行業(yè)均有大量需求,本項目研究成果亦可得到廣泛應用。

2系統(tǒng)結(jié)構框架

2.1STM32主系統(tǒng)架構

STM32開發(fā)平臺主要由嵌入式微處理器、顯示器、觸摸屏、存儲器、設備控制模塊、電源模塊組成。本文使用的開發(fā)板是M3內(nèi)核,Cortex-M3采用ARMv7-M架構,使用的是STM3F103ZET6芯片,內(nèi)核為32位高性能ARMCortex-M3處理器,時鐘高達72MHz,實際還可以超頻一些,采用單周期乘法和硬件除法:有144個引腳和112個I/o口,大部分I/o口都支持5V電壓傳輸(模擬通道除外）,支持調(diào)試:TFTLCD模塊使用的是四線電阻式觸摸屏。電阻式觸摸屏是一種傳感器,它將矩形區(qū)域中的觸摸點(),X）的物理位置轉(zhuǎn)換為代表)坐標和X坐標的電壓。電阻觸摸屏的工作原理主要是通過壓力感應原理來實現(xiàn)對屏幕內(nèi)容的操作和控制。

2.2STemWin應用軟件架構

典型的STemWin應用軟件架構如表1所示。

STemWin軟件架構主要由表1所示部分組成,最底層是硬件層,是指最基本的板級支持軟件包(BSP）,即是底層驅(qū)動,它提供了對硬件平臺資源最直接的訪問。STemWin軟件庫承上啟下,運行在硬件層之上,與硬件層之間僅靠液晶驅(qū)動連接,而向應用層則提供了各種便于用戶制作GUI應用的接口。STemWin提供的函數(shù)接口,使得開發(fā)嵌入式圖形界面應用變得簡單而快捷,只需要編寫好液晶驅(qū)動粘合STemWin庫和硬件BSP層的中間件,就可以正常使用STemWin。

3基于STM32平臺的STemWin移植

將STemWin移植到STM32開發(fā)平臺,主要分成以下步驟:下載STemWin源碼、添加STemWin文件到工程、修改工程文件、移植觸摸屏、添加STemWinDemo測試。

3.lSTemWin的初始化配置

STemWin的內(nèi)存分配等一些初始化配置包含在GUIConf.c文件中。該文件內(nèi)還包含GUIConf.h頭文件,主要對STemWin的配置進行設置,例如是否使用存儲器,是否使用觸摸功能,是否支持操作系統(tǒng)等。GUIConf.h文件代碼如下:

#ifndefGUICoNFH

#defineGUICoNFH

#defineGUINUMLA一ERS10//顯示的最大層數(shù)

#defineGUIoSY0(//不使用操作系統(tǒng)

#defineGUISUSSPoRRPUTCH()//不支持觸摸#defineGUIDEFAULRFPNR&GUIFont6x8//默認字體#defineGUISUSSPoRMPUSEH1)//支持鼠標

#defineGUIWINSUSSPoRH1)//窗口管理

#defineGUISUSSPoRMEMDEVH1)//存儲設備#defineGUISUSSPoRDEVITESH1)//使用設備指針#endif

3.2LCD驅(qū)動設置

SRM32通過SSI總線與觸摸屏芯片相連,通常的方法是采用輪詢方法獲取觸摸屏的觸點動作,這種方法不僅實時性差,而且浪費單片機的執(zhí)行周期。本文調(diào)用LTDxTonfigH)和LTDxDiSplayDriverH)這兩個函數(shù),使用LTD初始化函數(shù)RFRLTDInitH)來初始化LTD,并且通過GUIDoVRemplate.c文件將打點和讀點等函數(shù)封裝起來傳遞給SRemWin,LTDxTonfigH)函數(shù)代碼如下:

//配置程序,用于創(chuàng)建顯示驅(qū)動器件,設置顏色轉(zhuǎn)換程序和顯示尺寸

voidLTDxTonfigHvoid)（GUIDEVITETreateAndLinkH&GUIDoVRemplateASI,GUITTM565,(,()://創(chuàng)建顯示驅(qū)動件

LTDSetSizeExH(,tftlcddata.Width,tftlcddata.height):LTDSetVSizeExH(,tftlcddata.Width,tftlcddata.height):}

GUIDEVITETreateAndLinkH)函數(shù)用來創(chuàng)建顯示驅(qū)動器件,第二個參數(shù)是指定所使用的調(diào)色板,本文使用的是GUITTM565調(diào)色板,即oGB565,最后根據(jù)LTD尺寸來設置屏幕大小。tftlcddata.Width和tftlcddata.height是RFR彩屏的X寬度和Y高度。本文實驗所使用的液晶屏是TJR(56(1,該液晶顯示屏的主要特點如下:屏幕尺寸:64(×48(dpi:內(nèi)建oAM內(nèi)存容量:768kB:16位色彩:支持MTU接口:不帶觸摸顯示模塊。

4STemWin的圖形界面設計

4.1STemWin的窗口管理機制及移動拖影的消除

本文使用函數(shù)cbBkWindoWH)作為這個背景窗口的回調(diào)函數(shù)。WMSAINR消息作為清屏操作,實現(xiàn)重繪背景窗口。新建窗口的回調(diào)函數(shù)cbWindoWH),調(diào)用函數(shù)WMTreateWindoWH)創(chuàng)建一個窗口hWnd,窗口的回調(diào)函數(shù)為cbWindoWH),窗口屬性設置為可見。移動窗口,每次X、Y分別移動2個像素。刪除窗口hWnd,使背景窗口WMCBWIN無效,這樣下一次調(diào)用GUIExecH)函數(shù)的時候就會重繪背景窗口WMCBWIN。而此時移動窗口hWnd,背景窗口WMCBWIN并沒有設置回調(diào)函數(shù),因此當hWnd移動時會有拖影。而再調(diào)用函數(shù)WMSetTallbackH)為背景窗口設置回調(diào)函數(shù)cbBkWindoWH),這樣在移動窗口hWnd的時候就會調(diào)用cbBkWindoWH)重繪背景窗口,從而可以消除拖影?；卣{(diào)函數(shù)設置如下:

//為背景窗口設置回調(diào)函數(shù)

cbPldBK=WMSetTallbackHWMCBKWIN,cbBkWindoW):MoveWindoWH"BackgroundhaSbeenredraW")://移動窗口

WMSetTallbackHWMCBKWIN,cbPldBK):

}

voidSRemWINWMoedraWReStHvoid)

（

SRemWinWMoeDraWReStH):

WhileH1)

（

GUIDelayH1():

}

4.2文本顯示設置

本實驗寫的SRemWin應用是通過voidemWindemotaSkHvoid*parg)任務函數(shù)進行調(diào)用,文本顯示調(diào)用代碼如下:

//EMWINDEMP任務

voidemWindemotaSkHvoid*parg)

（

SRemWINRextReStH):

WhileH1)

（

GUIDelayH1():

}

上述的SRemWINRextReStH)函數(shù)是實現(xiàn)文本顯示的函數(shù),該函數(shù)包含在textdemo.c文件內(nèi),textdemo.h文件是對函數(shù)的聲明,方便其他文件能夠調(diào)用。將編寫的文本顯示工程編譯成功后,下載到開發(fā)板平臺運行。在LTD應用中,其余數(shù)值、圖形、位圖、顏色等的顯示,對話框、BURRPN等控件的應用,大多都采用如上函數(shù)調(diào)用等方式實現(xiàn)。

5結(jié)語

本文設計的是一種變頻器節(jié)電運行參數(shù)顯示調(diào)節(jié)裝置系統(tǒng),其本質(zhì)是對嵌入式系統(tǒng)的應用。該系統(tǒng)在遠程控制系統(tǒng)運用方面有廣闊的發(fā)展空間。本文結(jié)合變頻器控制設計了嵌入式遠程控制系統(tǒng),該控制系統(tǒng)不僅能節(jié)約電能,還能提高生產(chǎn)效率,將廣泛應用于各行業(yè)生產(chǎn)實踐中。