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广芯微发布电控系统的可视化上位机软件
2023-12-20  |   浏览:476  |  来源:广芯微电子(广州)股份有限公司
摘要 
UM32M130/131、UM32MP31系列芯片是广芯微电子面向物联网、智能家居、工业设备、电机控制等多种应用场景开发的32位IoTP处理器芯片系列,芯片采用32位ARM Cortex-M0+内核,最高主频32MHZ,内部集成4路COMP、1路OPA、UART、SPI、I2C等通用外围通讯接口,ADC等传感获取接口,以及LPUART、LPTIMER、WDT等超低功耗模块接口,内置RC高频和低频振荡器,支持免晶振应用。

广芯微基于UM32M131系列芯片推出了电机控制方案,支持电机无反转启动、软启动、快速启停、顺风启动、电子刹车、故障监测机制等多个性能,可广泛应用于工业和生活中,如电机工具、园林工具、清洗泵、充气泵、部分家电如吸尘器、筋膜枪、风扇等。    

为降低客户开发门槛,更方便快捷地对电机控制下位机进行调试,广芯微开发设计出对应的可视化电机控制上位机,能够满足监控、数据交换、故障诊断等功能,快速发出指令,实现对电机的有效控制,从而实现良好的人机交互。

件介  

下图为UM32M131 MOTOR EVB电机驱动板,包括功率板和EVB合并板。

UM32M131方波应用

MCU要求:PWMx6,OPAx1,CMPx4,ADx14
通信:UART/IIC

主频:32MHz

UM32MP31方波应用

MCU要求:PWMx6,OPAx1,CMPx4,ADx14,Gate Driver x3

通信:UART/IIC

主频:32MHz             

六步换相电路

MCU输出PWM_H_U/V/W 及PWM_L_U/V/W六路信号,经过UM6032(预驱)驱动由Q1-Q6组成的三相逆变桥(如下图所示),控制电机进行换相。

三、上位机软件介绍 

下图为电控系统可视化上位机软件的主界面图,适配于多种电机控制系统应用场景,可实现电机的参数配置、数据交换、故障监测、系统操控等功能。   

功能架构大致如下:
  • 控制电机。上位机根据用户需求,生成相应的控制指令,发送给下位机,下位机通过串口接收到指令后执行相应动作。因此用户可通过直接控制启动、停止、正转、反转四个基础按钮,或通过读写指令设置控制参数,从而实现对电机的快速控制。    
  • 串口通信,数据交换。上位机软件提供给用户一个友好的操作界面,用户可通过只读、读写、只写指令对电机进行参数的采集和配置,包括电机采样参数、控制参数、配置参数、保护参数。参数数据通过串口由上位机传输至下位机。

  • 故障状态监测。上位机在后台实时监控电机的运行状态和故障状态,根据电机下位机的反馈信息,实时调整控制指令,从而达到预期效果。运行状态和故障状态具体包括以下:

  • 指示灯显示。每次操作后,将电机下位机的接收结果反映在主界面的指示灯上,包括正在运行、操作成功、操作失败、接收中断及无效数据这5种接收状态。下图分别展示的是“读写操作成功”和“只读正在运行”状态。

  • 实时绘图。可在菜单栏中的“串口实时”里打开相应的绘图界面。此功能可以通过曲线图的方式直观地将参数的采集、配置过程实时呈现,同时具象化展现选中参数最大值、最小值、平均值的动态变化。
下图为上位机软件的串口实时绘图界面    

上位机开始运行后,发送连接指令,监听串口数据,在成功连接后回读电机下位机中的所有参数数据,并更新于上位机界面。完成数据回读后,后台进入对电机故障状态的持续监控中。

例如,配置完参数后发送读写指令,上位机会将配置值写入下位机,待成功回应后重复读取下位机参数,完成数据解析并实时更新显示于界面。当暂停发送或接收错误时,自动退出发送线程,重新进入后台监控状态。具体流程如下图:   

当指令完成发送后,上位机将重新进入后台监控状态。直至断开串口连接,后台监控等所有线程停止运行。

四、电机控制系统上位机优势   

  • 较强的数据处理能力,能够快速对大量数据进行处理分析,并同步至界面,便于用户及时对电机设备运行进行优化。
  • 通过采集、处理和分析电控系统下位机设备的数据,实时监测和控制电机运行过程,并根据需要做出相应的调整,使得电机运行更加协调和高效。
  • 较高的安全性和可靠性,上位机具有后台持续监控的功能,能够及时监测到电机异常情况,提醒用户采取相应的措施。保证了电机控制系统运行的连续性和可靠性,减少故障和停机时间。
  • 数据可视化,上位机支持参数以曲线图的方式动态呈现,能够满足用户在参数采集和配置过程中更加清晰地观察参数变化。
  • 应用灵活,满足所有同类电机控制系统的应用需求,随着科技的不断发展,电机控制系统和设备也会发生相应的更新变化,而上位机作为一个独立的控制系统,可以通过软件的更新和升级来适应这些变化,而无需对整个系统进行大规模的更改。


总结  

上位机作为工业自动化系统的重要组成部分,实现了工业自动化的高效运行和控制管理。上位机通过与下位机设备的串口通信,实现数据采集、数据配置、控制指令下发、实时监测等功能;通过算法处理和分析数据,并在界面上呈现,为用户提供了更为直观的决策依据。在上位机的操作简洁性和功能实用性上,广芯微将不断完善,加速人机交互的进化与发展。


关于广芯微

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