變頻器節(jié)電運行參數顯示調節(jié)裝置系統(tǒng)設計

引言

在實際的變頻器調速應用中,工作人員需到現場才能控制變頻器,造成很大的不便。隨著企業(yè)工作現場總線的發(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控。在操控室中安裝有PLC,用來輸出動作相關信號。當現場需要對電動機進行調控時,由操控室發(fā)出動作指令,動作指令可通過使用PLC轉換輸出動作模擬信號,經過網絡傳輸,被變頻器控制端接收,變頻器讀取接收的信號,將電機調整到指令動作或頻率,實現變頻器的遠程控制。本文設計了一個嵌入式控制變頻器參數系統(tǒng),其功能包括以下幾個方面:通過嵌入式控制,實現高速數據采集:基于STM32F103ZET6設計了用于數據采集的硬件電路,內含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）,且可支持調試。調節(jié)運行參數時,運用了ModbuS協議將STM32開發(fā)板與變頻器連接,使用圖形軟件庫STemWin,調用函數接口,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的調試與運行,并且在Kei1uViSion5環(huán)境下完成了對GPIO、顯示屏、LED數碼管、按鍵、紅外遙控等模塊以及I/O口的相關設備驅動程序,并且編寫了相對應的程序對設備進行控制與使用。通過對變頻器參數的設置,可以實現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,提升轉矩等功能。而對于利用STM32開發(fā)板實現對變頻器參數的設定研究,成本較低,同時可擴展實現對變頻器參數顯示的遠程控制。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內核,Cortex-M3采用ARMv7-M架構,使用的是STM3F103ZET6芯片,內核為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對屏幕內容的操作和控制。

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的內存分配等一些初始化配置包含在GUIConf.c文件中。該文件內還包含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

#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。本文調用LTDxTonfigH)和LTDxDiSplayDriverH)這兩個函數,使用LTD初始化函數RFRLTDInitH)來初始化LTD,并且通過GUIDoVRemplate.c文件將打點和讀點等函數封裝起來傳遞給SRemWin,LTDxTonfigH)函數代碼如下:

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

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

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

GUIDEVITETreateAndLinkH)函數用來創(chuàng)建顯示驅動器件,第二個參數是指定所使用的調色板,本文使用的是GUITTM565調色板,即oGB565,最后根據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:內建oAM內存容量: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cbBkWindoWH)作為這個背景窗口的回調函數。WMSAINR消息作為清屏操作,實現重繪背景窗口。新建窗口的回調函數cbWindoWH),調用函數WMTreateWindoWH)創(chuàng)建一個窗口hWnd,窗口的回調函數為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,這樣下一次調用GUIExecH)函數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并沒有設置回調函數,因此當hWnd移動時會有拖影。而再調用函數WMSetTallbackH)為背景窗口設置回調函數cbBkWindoWH),這樣在移動窗口hWnd的時候就會調用cbBkWindoWH)重繪背景窗口,從而可以消除拖影?；卣{函數設置如下:

//為背景窗口設置回調函數

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)任務函數進行調用,文本顯示調用代碼如下:

//EMWINDEMP任務

voidemWindemotaSkHvoid*parg)

（

SRemWINRextReStH):

WhileH1)

（

GUIDelayH1():

}

上述的SRemWINRextReStH)函數是實現文本顯示的函數,該函數包含在textdemo.c文件內,textdemo.h文件是對函數的聲明,方便其他文件能夠調用。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調用等方式實現。

5結語

本文設計的是一種變頻器節(jié)電運行參數顯示調節(jié)裝置系統(tǒng),其本質是對嵌入式系統(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,還能提高生產效率,將廣泛應用于各行業(yè)生產實踐中。