1. 电动车现状以及需求
在大力提倡节能减排的大环境下，电动车的研发和生产得到了国家和企业的重视，投入了大量的人力物力。我公司是东风电动公司的混合电动公交车的电气传动部件的供应商，在十五期间，我公司研制的电机系统产品已有20套随整车投入武汉市510、599路公交示范运行。根据十一五863项目规划，产业将成为工作重点。按计划今年将有100台混合电动公交车投入武汉市公交和北京市公交使用。随着产品的批量推广，研制适合生产制造和用户使用维修的上位机监控软件十分必要。在整个产品流程中，涉及到生产人员的半成品制造、调试人员的出厂调试、技术人员的形式试验、用户的验收试验、用户的装车试验、售后人员和用户的维修等，产品面向的使用者是多样的，人的素质也是差别很大，对使用需求也各不相同，尽管编制了相关的说明书和维修手册用于指导使用和维修，但显然存在培训工作量大，对使用者要求高，操作较复杂，工作效率低下。
以PC机为终端的上位机监控软件能够大大降低对操作者的要求，提供良好的人性化界面，提供更多的运行信息，操作更加方便更加直观，大大提高了工作效率。
2. 上位机软件功能介绍
上位机软件是通过计算机串口和控制器进行通讯，对控制器参数进行读写访问，实现上位机界面所需功能。由于计算机串口为RS232标准，而电机控制器是RS485接口，所以之间需增加232/485转换器。采用Modbus通讯协议，波特率和奇偶校验等可设置。软件采用微软Visual C++ 6.0开发，使用MFC库，并对部分类进行了二次包装。软件采用单一模块，除系统动态库外，不再调用其他动态库。图1为上位机软件系统框架图。
图1：软件框图
上位机软件的功能包含设置、常用操作、通用参数修改、基本状态显示、数据采集、调试检验功能、控制器EEprom操作、运行曲线、产品信息、故障记录采集和电动车专用功能。图2是软件的基本界面。
图2：软件的基本界面图
其中：
① 菜单栏，所有操作都从菜单中调出
② 工具栏，从左向右依次为：打开串口、关闭串口、设置、帮助（关于）
③ 基本状态显示栏，可停靠在左侧或右侧，或者漂浮
④ “常用操作”等一般操作窗口
⑤ 通用参数操作栏，可停靠在上部或下部，或者漂浮
⑥ 键盘上数字键开启状态
⑦ 串口打开标志
⑧ 当前时间
2.1. 常用操作
常用操作可实现起停控制、给定方向、控制方式（转速或转矩控制）、给定的转速或转矩等操作。界面见图2。
该功能满足了操作者的大部分基本操作，出厂调试、形式试验以及用户的验收和装车试运行试验均可在此功能下完成。
2.2. 基本状态显示
基本状态显示功能可连续动态显示电机控制器运行的基本状态，如起停状态、电机实际方向和转速、当前转矩大小、母线电压、散热器温度和故障记录等。界面见图2。
2.3. 通用参数操作
通过通用参数操作功能可实现对电机控制器所有参数进行查阅或修改，是常用操作和基本状态显示功能的补充。界面见图2。
通过输入参数编号或参数地址可增加参数到显示框内，并自动判断参数属性，显示参数名称意义，对于禁止修改参数自动进行写保护，自动按照二进制、十进制或16进制显示，二进制显示时可显示每一位的意义及当前状态，十进制显示时自动转换定点数，并显示单位或功能。
2.4. 数据采集
数据采集功能是连续周期性采集控制器多个参数，参数可以是控制器的所有参数，最多可同时采集15个参数，采集的数据可显示并保存，可通过excel或matlab对采集的数据进行进一步分析。界面见图3。
图3：数据采集功能界面
该功能可帮助调试人员技术人员和维修人员进行故障分析、性能分析。
2.5. 调试检验功能
调试检验功能包含参数操作、自检功能、产品激活和产品指标调整四个功能模块。参数操作是将保存在PC机的参数数据文件和控制器的参数数据进行交换或比对。便于调试人员和售后人员进行参数设置和检查，使控制器的大量参数的繁琐管理变为简单。界面如图4。
图4：调试检验中的参数操作功能界面
自检功能是进行控制器内部硬件自检，对产品调试和产品维修有很大帮助。界面如图5
图5：调试检验中的自检功能界面
产品激活和产品指标调整是公司产品检验时的一个环节。
2.6. 控制器EEprom操作
控制器EEprom操作是给控制器发送保存参数数据到控制板的EEprom内的指令或将EEprom数据调出的指令。
2.7. 运行曲线
运行曲线是通过PC机设定曲线，使控制器以设定的曲线运行，运行曲线可设置循环运行，但控制器出现故障时可设定PC自动复位控制器继续运行或曲线停止，运行信息保存到记录文件里。运行曲线分为常用曲线和通用曲线，界面见图6图7。
图6：常用曲线设置界面
常用曲线是针对常用的正反转控制，需设定正转转速和反转转速以及时间等参数。该曲线是针对试运行或带大惯量正反转运行老化试验。
图7： 通用曲线运行设置界面
通用曲线是PC机定时修改控制器的任意参数，以实现任意要求的控制器运行曲线。对控制器参数的一次修改成为一次事件，事件包含事件时间和事件动作，如图7中曲线的第一个事件是在曲线启动后的零秒时刻修改F1-06的参数为50，该动作的意义是设置给定转矩为50%，第二事件是在0.1s时刻写参数F1-00为3，意义是设置为转矩给定且启动，第三个事件是在60s时刻设置转矩给定为10%。一个事件可以添加修改和删除，添加窗口见右下弹出框。该功能可认为是简易PLC功能，对电动车的工况模拟运行是非常有用的功能，图中设定的曲线既是一种转矩给定变化的工况。
2.8. 产品信息
产品信息是查看控制器的基本信息，包含产品编号、软件版本、累积运行时间和累积上电时间，便于厂家和用户进行产品管理和信息统计。界面见图8。
图8：产品信息界面
2.9. 故障采集
故障采集是读出控制器最近四次的故障记录和最近一次故障的运行状态，记录可保存到PC机内，便于故障统计和分析。界面见图9。
图9：故障采集功能界面
2.10. 电动车专用功能
该功能是手动控制控制器的输出信号，包括上电终止和电机过温两个信号，这两个信号是控制器唯一两个非CAN总线传送的信号，通过该功能可在装车时判断信号连接的正确性。界面见图10。
图10：电动车专用功能
3. 技术特点
3.1. 功能较多，非常实用，针对产品各个环节进行设计，满足不同的使用者的需求。
3.2. 采用了可配置的窗口设计，根据使用者习惯可选择打开需要的功能模块，可改变功能模块的窗口位置和大小，这些信息都存放在工作区配置文件中，使软件打开后自动选择使用者需要的功能模块。工作区配置文件还包含了数据采集的参数地址、运行曲线文件等，这对软件初次使用者有很大帮助，比如现场出现问题，可能只有有一定经验的人去现场才能查出问题，但通过采用上位机软件我们可解决这个问题，专家将配制好的具有数据采集功能的工作区配置文件发给现场工作人员，现场工作人员将这些数据采集后返回给专家，专家分析这些现场数据后，做出判断。
3.3. 软件的扩展性和兼容性非常好，由于电动车属于科研型非常强的产品，产品更新升级非常快，电机控制器的软件可能会不断修改，这时如何保证上位机软件满足控制器软件的不断更新。在此我们采用了参数配制文件这个技术，控制器的参数的地址、编号、意义和属性都可能随着软件修改发生变化，比如速度环I参数的属性由原软件的Q0的10ms单位变为Q5的1ms单位，在参数配制文件中我们包含了参数的所有信息，上位机软件界面上的功能和信息都根据参数配制文件的配制刷新，这样只要重新配制参数配制文件即可满足新的控制器软件要求，比如控制器软件升级到V3.1时，我们只用把相应的配制文件发给使用者即可。同时软件的功能界面和通讯协议分开，不同的控制器软件配置不同的通讯协议，在电动车上采用modbus通讯协议，在机床控制器上采用自定义通讯协议，软件选择自定义协议后即可用在机床控制器上，提高了上位机软件的使用范围。
3.4. 参数的管理更加有效。应控制器软件是固化的，并且在参数表上很方便查阅，所以软件版本比较好控制。但参数是可修改的，且在参数表中没有参数版本，在没有上位机软件的情况下很可能由于半成品制作设置错误和调试人员或用户误操作修改了参数，导致参数设置出现错误。上位机软件提供了参数操作功能，该功能可将控制器参数保存到PC机内，将PC机保存的数据文件下载到控制器内，也可将控制器参数和PC机参数进行比较，管理PC机参数数据文件就变得非常便易了。
4. 小结
在达到小批应用情况下，如何提高产业化，如何提高生产效率，如何为生产、改进、调试检验和售后提供足够的支持已经是我们必须重视的问题，现阶段已经是产业化和研发都非常重要的时期，只有既满足产业化的要求有满足不断改进提高的要求才能符合电动车整车厂对我们零部件的要求，上位机软件的开发即是我们产业化重要的一部分，利用PC这个信息化平台，提高产品各环节的效率。
参考文献
[1] 洪瑞魁．Visual c++ c语言程序设计．北京:学苑出版社,1998
[2] 武汉波士电子公司．RS485c数据手册
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