變頻器

基於ModBus協議的變頻器VC++控制系統

  1、 前言

        在工業控制領域中，經常要用變頻器去控制交流電機的轉速、轉向等，儘管變頻器自身帶有控制面，具有簡單、有效的特點，但由於現場操作不夠方便，直觀性差以及僅能實現單機控制等缺點，針對這些缺點，現在的變頻器都帶有rs485通信接口，使用戶能方便靈活地選擇變頻器的強大功能，在windows下開發工控軟體，可利用windows的豐富資源，方便地生成各種採單及美觀大方的圖形界面。

       mobus協議是應用於電子控制器上的一種通用語言，通過此協議控制器之間可以相互通信，而visual c++ 6.0的activex控制項----mscomm通信控制能夠滿足windows環境下開發微機的低層資源。本文介紹的方案使用mobus協議的ascⅱ傳輸模式，通過visual c++ 6.0編程實現windows環境下，臺達vfd-s變頻器的計算機控制系統

2、 系統硬體設計

       現在一般的pc機都有rs232串口，但少有rs485口，而實現與變頻器進行長距離且抗噪音幹擾的通信，一般多採用一塊rs232/485轉換器，總體的系統方框圖如圖1 圖1

       目前，rs232/485轉換器有無源和有源兩種，如果通信距離較近，採用無源轉換即可。可以購買也可以自己設計。

3、modbus協議下ascⅱ模式的通信過程及臺達vfd-s型變頻器的通信要求

    3．1mobus協議規定的通信過程

       modbus協議是一種可靠而有效的工業控制系統通信協議，得到了眾多硬體廠商的支持，並廣泛應用。modbus協議的數據通訊通過主機與從機之間查詢/回應的方式實現，查詢消息中的功能代碼告知從設備要執行何種功能，數據段包含了從設備要執行的功能的附加消息。從設備產生回應消息，回應消息中的功能代碼是查詢消息中功能代碼的回應，查詢消息、回應消息中都有用於判斷傳輸是否正確的錯誤檢測域。

    3．2 ascⅱ模式的通信數據格式

       modbus協議系統中有兩種有效的傳輸模式：ascⅱ（美國標準信息交換碼）模式和rtu（遠程終端裝置）模式，ascⅱ模式通信時，在消息中的每個8-bit數據由兩個ascⅱ字元所組成。例如，一個1-byte資料64h（十六進位表示法），以ascⅱ「64」表示，包含了『6』（36h）及『4』（34h）。

       ascⅱ模式：

 

        ascⅱ模式採用lrc（longitudinal redundancy check）偵誤值。lrc偵誤值是將adr1至最後一個資料內容加總，得到之結果以256為單位，超出部分去除（例如得到結果為1f2h時則只取f2h），然後計算二次反補後得到的結果即為lrc偵誤值。

    3．3臺達vfd-s型變頻器的通信要求

       vfd-s系列交流馬達驅動器是內建rs485串聯通訊介面，通訊埠（rj-11）位於控制迴路端子，端子定義如下：

2：gnd   3：sg－  4：sg＋  5：＋5v

2、5pin為參數設定器操作盤之電源，做rs485通信時，請勿使用！
   
使用rs485串聯通訊介面時，每臺vfd-s型必須預先在（9-00）指定通訊地址，電腦便根據其個別地址實施控制。
4、mscomm控制項介紹

      mscomm控制項是微軟公司開發的專門用於串行通信的控制項，它是高級語言編寫的串行通信程序和pc串口之間的橋梁，vc++ 6.0中提供了mscomm控制項，用戶可以在自己的應用程式嵌入mscomm控制項，利用它可以方便的進行計算機串口的通信管理。

       使用mscomm控制項時，其中一個難點是對輸入緩衝區或輸出緩衝區的數據進行處理，因為向輸出緩衝區寫入的數據及從輸入緩衝區讀出的數據都是variant類型的數據，而程序中常用的通信數據既可能是文本型的字符串，又可能是二進位的數值，因此必須處理好字符串與variant類型數據間的轉換及二進位數據與variant類型數據的轉換。

        以下代碼簡單介紹如何完成使用mscomm控制項時如何接收和發送字符串或二進位數值：

    ⅰ、收字符串

variant    input1;     //定義一個variant結構的變量
char        *str; 
int      counts;
counts=mycomm.getinbuffercount();  //獲取接收緩衝區中的字符數
if(counts>0)
{ input1=mycomm.getinput();   //將接收緩衝區內容讀至input1中
str=(char*)(unsigned char*)input1.parray->pvdata;//將input1變量的數據指針賦值給字符指針
}
……
    ⅱ、發送字符串
cstring  senddata1;
senddata1=」atz」;
mycomm.setoutput(colevariant (senddata1));
ⅲ、接收二進位數據
variant  input1；    //定義variant類型變量
byte   rxdata[2048],aa1;   //定義存放二進位數據的數組
long   len1,k;
colesafearray  safearray1;   //定義colesafearray類的實例
input1=mycomm.getinput();
safearray1=input1;        //將variant變量賦值colesafearray類的實例
len1=safearray1.getonedimsize(); //使用colesafearray類的成員函數獲取數據長度
for(k=0;k safearray1.getelement(&k,rxdata+k); //使用colesafearray類的成員函數將數據寫入數組
ⅳ、發送二進位數據
cbytearray array1；
array1.removeall();
array1.setsize(3);
array1.setat(0,12);array1.setat(1,79);array1.setat(2,0xe2);
mycomm.setoutput(colevariant(array1));

5、通信程序編寫

    下面給出了利用pc機對vfd-s型臺達變頻器的串行通信控制程序：

    ⑴埠設置界面(如圖3)

    通過設置埠參數使控制程序跟變頻器的(9-00 9-01 9-04)參數設定一致,從而能夠保證正常通信，同時設置變頻器的（2-00 2-01）參數，使得變頻器的控制由rs485通訊界面輸出。

    ⑵主界面（如圖4）

     主界面用來發送控制信息給變頻器來控制電機的起止、反轉、寸動和頻率等。

    ⑶運行控制編程

      發送控制信號：  主要代碼（以正轉運行為例）
 
if(nid==idc_radio1)
 {   str0=":010620000012" ;
   b="0x01"+0x06+0x20+0x00+0x00+0x12;
   if(b>0xff)
    b="b"&0x0ff; 
    b="b"^c;  //求校驗
   b="b"+1;
   str1.format("%02x",b);
 }
    str3=str0+str1+"/r/n";
 mycomm.setoutput(colevariant(str3));

       接收返回信息： 通過接收返回信息來監測變頻器的狀態，包括輸出頻率、輸出電流、運轉命令、變頻器狀態以及異常代碼等。

       為提高程序效率，通常接收數據的操作都在oncomm事件中進行的，主要代碼：
       …………
variant input1;   //定義variant類型變量
 char rxdata[2048];                  //定義存放二進位數據的數組
 long len1,k;
 colesafearray safearray1;           //定義colesafearray類的實例
 cstring strdis;
 switch(mycomm.getcommevent())
 {  case 2:
  input1=mycomm.getinput();   //收到 rthreshold 個字符
  safearray1=input1;      //將varaiant變量賦值給colesafearray類的實例
  len1=safearray1.getonedimsize();  //使用colesafearray類的成員函數獲取數據長度
  for(k=0;k   safearray1.getelement(&k,rxdata+k);
  for(k=0;k   { strdis+=rxdata[k]; }
…………     //處理接收的信息

6、小結

       本文介紹了通過vc++ 6.0的mscomm控制項，遵照modbus協議中的ascⅱ模式實現了在windows環境下的計算機對變頻器的參數傳遞，運行及頻率控制以及實時監控。本人通過對整個控制系統的軟硬體設計，實現了變頻器的計算機控制，經試驗表明系統的頻率控制比使用外部avi輸入更加精確，並且該系統具有簡單、可靠、實用的優點。