[发明专利]一种基于eCos和Web服务器的远程电机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及远程电机控制领域，特别涉及一种基于eCos和Web服务器的远程电机控制系统

背景技术

随着自动化系统的快速普及，这些控制系统可以实时地控制设备状态，为现场设备的自动化运行提供了有效地保障手段。但由于大多数的工业控制系统采用的是传统控制模式，生产的管理者无法随时随地遥控设备运行。电机远程控制技术是集控制技术和网络通信技术于一体的，实现了对电机设备的远程访问、控制以及数据通信等综合性的功能。由于这项技术使得信息网络直接嵌入了传统工业设备的现场控制网络中，符合工业设备分散化的趋势，所以在互联网网络通信领域有着独天独厚的优势。

基于eCos和Web服务器远程控制系统应用于步进电机控制具有传统现场控制所不具备的各种要求，其主要的特点如下：实时性、安全性、可扩展性。在实际工业应用中，上位机控制的方式主要是以RS232、RS485等串口进行通信，但控制距离较短。此外，还有一些方案结合GSM网络覆盖范围广、应用普遍、延时短和可靠性高等特点，通过短信息方式实现远程无线控制步进电机运行。但这些方案需要对原有设备进行重新开发，成本略高。

发明内容

针对上述缺陷，本发明旨在提供一种是集网络通信技术和控制技术于一体的电机远程控制技术，实现了对电机设备的远程访问、控制以及数据通信等综合性的功能，目的是提高控制距离，降低开发成本和设备复杂度。

为实现上述目的，所以本发明提出一种基于eCos和Web服务器的远程电机控制系统的设计与实现。采用eCos操作系统和Cortex-M3核处理器STM32F103系列芯片来构建嵌入式Web服务器，以实现对步进电机的控制。嵌入式Web服务器在生产领域能够实现自动化生产和网络化管理，能够提高生产效率，而且其本身具有稳定性高、实时性强和成本低等优点。

本发明通过移植eCos操作系统，实现了串口、GPIO、以太网控制器、外部SRAM和步进电机等驱动开发。用户可以通过嵌入式TCP/IP协议栈LwIP和Web服务器对远程控制步进电机执行运行、角度调节、转速控制等操作，最终实现了远程电机控制系统的功能要求。与现有技术相比，本发明具备控制距离较长、实时性更好、硬件实现较为简单、总体开发成本相对较低等特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图

图2为本发明的系统硬件总体设计

图3为本发明的系统软件体系结构示意图

图4eCos操作系统下通过Web服务器远程电机控制系统参数设置页面

具体实施方式

本发明具体技术方案具体实现方式，结合具体实施进行阐释。

系统总体框架如图1所示，基于eCos和Web服务器的远程电机控制系统能现场控制步进电机，并且用户可通过浏览器访问控制系统，获取页面信息和发送控制指令。围绕以上功能需求，进行了远程电机控制系统硬件和软件总体设计。

硬件设计结合图2，远程电机控制系统硬件包括微处理器、串口通信模块、以太网模块、键盘接口电路、步进电机驱动电路和外部SRAM电路等。其中：

微处理器，采用ST公司的STM32F103系列芯片作为远程电机控制系统的核心处理器，采用Cortex-M3内核。

串口通信模块，对于STM32F103系列芯片而言，仅需使用MAX3232即可将TTL的串行通信信号转化为标准的RS232信号。

步进电机驱动模块，本系统选用达林顿管驱动芯片ULN2003AN来驱动四相步进电机，只要处理器输出正确的I/O控制时序，就可以控制步进电机进行转动。

以太网控制器模块，通过以太网连接网络，用户使用浏览器输入控制系统IP地址，即可以访问系统内置网页，获取相应页面信息。

外部存储器模块，本系统采用扩展片外SRAM的方式增加存储容量。

软件设计结合图3，在硬件平台之上是硬件抽象层HAL，它是操作系统移植的关键之一，为操作系统软件层和设备驱动层提供硬件平台描述。操作系统可以分为两部分，一部分为系统内核，它负责整个系统的存储管理、任务调度、时钟管理以及中断管理等功能；另一部分为系统扩展，主要向用户提供网络、文件系统和数据库等扩展功能，这部分功能一般可根据系统需要进行裁剪。在操作系统的上面为应用程序层，实现实际嵌入式系统的各项功能。

结合图4，在eCos操作系统下通过Web服务器进行远程控制，包括对电机开关设置和操作指令设置。电机开关设置最大长度为3，有效输入为ON或者OFF，分别代表开始和停止。操作指令设置长度为4，有效输入为R或者L加上三位数。如R200，表示正时钟，200表示旋转角度。