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    李方園（1973-）

    男，浙江舟山人，畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事于變頻器等現(xiàn)代工控產(chǎn)品的應(yīng)用與研究工作。



    摘  要：隨著技術(shù)的發(fā)展，變頻器的功能碼參數(shù)越來(lái)越多，幾百個(gè)參數(shù)甚至上千個(gè)參數(shù)都很普遍，如果用傳統(tǒng)的手動(dòng)輸入法就會(huì)耗費(fèi)非常多的時(shí)間，如果能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)傳送，那將會(huì)變得非常快捷和準(zhǔn)確。現(xiàn)在很多變頻器廠商都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行軟件，修改變頻器的功能代碼參數(shù)、控制變頻器的起動(dòng)停止、監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)等工作就會(huì)易如反掌。另外，通過(guò)計(jì)算機(jī)上應(yīng)用組態(tài)軟件，還可方便實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，達(dá)到工業(yè)控制的效果。

    關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)串口；變頻器參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)控制；工控機(jī)

     Abstract: With the development of the technology, now there are more and more parameters in AC inverter. Hundreds and thousands parameters are very nomal in many kinds of AC inverters. So if we use the traditional way to input the parameters , it will cost us much time. By using PC to transfer the parameters, it will be very easy and fast. More softwares of the inverter monitor are used to change the fuction parameters, to stop and start AC inverter , and to know the statues of AC inverter running. The network control among many AC inverters will be realized with the configuration software in IPC.

     Key words: PC serial port; AC inverter Parameter; network control; IP

   
   1 計(jì)算機(jī)串口RS232C概況

   1.1 計(jì)算機(jī)串口RS232C介紹

    計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。

    在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口（又稱(chēng) EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。

    （1）接口的信號(hào)內(nèi)容

    實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)內(nèi)容見(jiàn)表1。

                  表1   RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)內(nèi)容

                      

    （2）接口的電氣特性

    在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏 輯“1”為-5~-15V；邏輯“0” 為+5~+15V；噪聲容限為2V，即要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào)作為邏輯“1”。

    （3）接口的物理結(jié)構(gòu)

    RS-232-C接口連接器一般使用型號(hào)為DB-25的25芯插頭座，通常插頭在DCE端，插座在DTE端。一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口，因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào)，只需三條接口線，即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。

    （4）傳輸電纜長(zhǎng)度

    由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為15米，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)15米。

    1.2 RS232C通訊最常見(jiàn)的接線方式

    常見(jiàn)的通訊方式是三線式（如圖1所示），這種方式是將兩個(gè)RS232設(shè)備的發(fā)送端(TXD)和接收端(RXD)及接地端(GND)互相連接，也是許多讀者所知道的連接方式。

                 

                               圖1   連接方式

     這種方式分別將兩端的RS232接口的2-3，3-2，5（7)-5(7)針腳連接起來(lái)。其中2是數(shù)據(jù)接收線(RXD)，3是數(shù)據(jù)發(fā)送線(TXD)，5(7)是接地(RND)。如果有一臺(tái)式PC，和一部筆記本電腦，就可以用這種方式連線了。用三線式可以將大多數(shù)的RS232設(shè)備連接起來(lái)。但如果你認(rèn)死了2-3，3-2，5(7)-5(7)對(duì)接這個(gè)理，會(huì)發(fā)現(xiàn)在連某些RS232設(shè)備時(shí)并不奏效。這是因?yàn)橛行┰O(shè)備在電路內(nèi)部已將2和3線調(diào)換過(guò)來(lái)了，你只要2，3，5(7)針一一對(duì)應(yīng)就行了。

    1.3 RS232C串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)

    在RS232C串口調(diào)試中要注意以下幾點(diǎn)：

    （1）不同編碼機(jī)制不能混接，如RS232C不能直接與RS422或RS485等接口相連；

    （2）線路焊接要牢固，不然通訊程序沒(méi)問(wèn)題，卻因?yàn)榻泳€問(wèn)題誤事；

    （3）串口調(diào)試時(shí)，準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具，如串口調(diào)試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果；

    （4）強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口，插撥時(shí)至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。

    2 變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組構(gòu)

    2.1 變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要性

    由于變頻器技術(shù)的快速發(fā)展，變頻器的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，變頻器的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，如何快速地對(duì)變頻器進(jìn)行調(diào)試或者對(duì)變頻器進(jìn)行監(jiān)控成為目前變頻器應(yīng)用領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。

    變頻器的功能碼參數(shù)越來(lái)越多，幾百個(gè)參數(shù)甚至上千個(gè)參數(shù)都很普遍，如果用傳統(tǒng)的手動(dòng)輸入法就會(huì)耗費(fèi)非常多的時(shí)間，如果能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)傳送，那將會(huì)變得非常快捷和準(zhǔn)確。現(xiàn)在很多變頻器廠商都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行軟件，修改變頻器的功能代碼參數(shù)、控制變頻器的起動(dòng)停止、監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)等工作就會(huì)易如反掌。另外，通過(guò)計(jì)算機(jī)上應(yīng)用組態(tài)軟件，還可方便實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器通過(guò)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，達(dá)到工業(yè)控制的效果。

    所有這些功能的實(shí)現(xiàn)都有賴(lài)于變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的建立。

    2.2 變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的幾種方式

    以艾默生EV2000變頻器為例，變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按照通訊方式的類(lèi)型劃分主要有以下幾種方式：

   （1）變頻器RS232接口與計(jì)算機(jī)的連接

                    

                           圖2   變頻器與計(jì)算機(jī)的通訊接線一

     （2）變頻器RS485接口與計(jì)算機(jī)的連接
                     

                          圖3   變頻器與計(jì)算機(jī)的通訊接線二

     （3）變頻器通過(guò)MODEM與計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程連接

                   

                         圖4   變頻器與計(jì)算機(jī)的通訊接線三
    3 變頻計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例：多類(lèi)型變頻器間的通訊

    在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、大功率晶體管電子技術(shù)的迅速發(fā)展、大規(guī)模集成電路和微機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)已日趨完善，在漿紙、煉鋼、紡織印染、卷煙、化工、高層建筑供水等各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，并取得了節(jié)能、減少維修、提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量等方面明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但由于變頻器品牌的不同，相互間難以建立通訊，給自動(dòng)化控制帶來(lái)了一定的困難，對(duì)于電控一體化、管控一體化也提出了新的要求。

    這里著重討論的是一種基于工控機(jī)的多類(lèi)型變頻器間的通訊，它能方便地實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的變頻器之間的聯(lián)網(wǎng)控制、集群作業(yè)和監(jiān)控功能。通用變頻器雖然類(lèi)型多，更新?lián)Q代快，卻基本上保留有RS232或RS485或RS422串行通訊端口，這就給各類(lèi)變頻器與工控機(jī)的通訊帶來(lái)了相對(duì)的通用性。

    3.1 工控機(jī)與多類(lèi)型變頻器之間通訊的硬件構(gòu)造

    本系統(tǒng)采用研華工控機(jī)IPC 610作為通訊建構(gòu)的主機(jī)，以多類(lèi)型變頻器按類(lèi)別不同各自組成不同的回路，聯(lián)入到工控機(jī)COM1～COM8口，按照主從機(jī)的控制模式進(jìn)行硬件構(gòu)造。其中同類(lèi)型變頻器通過(guò)RS232串行口用RXD、TXD兩線進(jìn)行串接，構(gòu)成一個(gè)回路，接到工控機(jī)的一個(gè)串行口COM端子上（見(jiàn)圖5）。

    工控機(jī)IPC610已經(jīng)成功地應(yīng)用于工廠自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)控、制造自動(dòng)化以及數(shù)據(jù)處理和信息交換等領(lǐng)域，是目前應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一款機(jī)型。它的關(guān)鍵部件為CPU卡PCA－6155V和無(wú)源底板PCA－6114P4。其中CPU卡PCA－6155V具有：（1）支持INTEL Pentium系列和AMD K5/K6系列的CPU，能實(shí)現(xiàn)快速升級(jí)；（2）卡上帶PCI SVGA；（3）支持M－Systems DOC 2000FLASH電子盤(pán)；（4）支持2個(gè)DIMM和2個(gè)SIMM內(nèi)存條；（5）卡上帶PC/104擴(kuò)展接口。采用無(wú)源底板的方式可以降低死機(jī)的概率、簡(jiǎn)化差錯(cuò)過(guò)程、升級(jí)更簡(jiǎn)便并使整個(gè)系統(tǒng)更有效。底板PCA－6114P4包括插槽（9個(gè)ISA總線插槽、4個(gè)PCI插槽和1個(gè)PICME插槽）、PC板（4層PCB，包括地線和電源層）等。

    在硬件配置上，將串行通訊卡插入到工控機(jī)主板插槽上能夠?qū)崿F(xiàn)多類(lèi)型變頻器間的串行通訊，通過(guò)對(duì)串行卡的地址設(shè)置，就可以經(jīng)程序設(shè)置相應(yīng)CPU端口數(shù)據(jù)，然后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，如讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)等。

    考慮到變頻器類(lèi)型的多樣性，本系統(tǒng)采用8端口串行RS-232通訊卡進(jìn)行連接，使最多的類(lèi)型數(shù)達(dá)到8種。該串口通訊卡具有以下的特點(diǎn)：（1）通過(guò)DOS/WIN的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的串口數(shù)據(jù)傳輸；（2）串行端口可分別選通到中斷線IRQ2-7、10-12、15中的任何一個(gè)；（3）共享中斷機(jī)制，提供快速靈活的中斷處理，允許高波特率和數(shù)據(jù)吞吐量；（4）每個(gè)端口有足夠的FIFO緩存，保證不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)丟失和溢出錯(cuò)誤。另外，它還可以通過(guò)跳線設(shè)定為COM1～COM8。
 

                         圖5   工控機(jī)與變頻器通訊的硬件連接

    3.2 工控機(jī)與變頻器間通訊的軟件流程

    工控機(jī)與變頻器之間通訊的軟件設(shè)計(jì)是基于主從機(jī)系統(tǒng)的原理。該系統(tǒng)中，工控機(jī)做為主機(jī)發(fā)送一個(gè)命令字符包給變頻器，然后等待從變頻器返回來(lái)的應(yīng)答字符包。該字符包的格式同發(fā)送的格式一樣，但它已經(jīng)包含了更新過(guò)的數(shù)值和變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，這樣就構(gòu)成了主從機(jī)系統(tǒng)。變頻器做為從機(jī)，能夠在主機(jī)不發(fā)送新命令的情況下，按照上次的主機(jī)命令運(yùn)行。

    基于工控機(jī)的多類(lèi)型變頻器的軟件流程其具體描述如圖6所示，它共包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

    （1）初始化通訊卡：對(duì)串行口COM1～COM8的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如波特率（600、1200、9600等）、字符格式（包括開(kāi)始位、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)等）、傳送字符包格式（包括長(zhǎng)度、每個(gè)字符的含義等）。

    （2）初始化數(shù)據(jù)庫(kù)：系統(tǒng)對(duì)所有變頻器的工藝數(shù)據(jù)和控制參數(shù)都采用統(tǒng)一的交換數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于控制參數(shù)設(shè)立一個(gè)三維參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)D（x , y , z） x : 表示COM串行端口號(hào)；y : 表示各端口中串行回路中變頻器的通訊地址位；z : 表示每一個(gè)變頻器的參數(shù)序列。其他工藝數(shù)據(jù)也照此設(shè)立。初始化的功能就是打開(kāi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)讀入到人機(jī)界面中，以使程序協(xié)調(diào)不同型號(hào)變頻器相互間的通訊。

    （3）啟動(dòng)人機(jī)界面：本系統(tǒng)的特點(diǎn)是具有豐富的人機(jī)界面，以監(jiān)控為主，能清晰地顯示各個(gè)回路變頻器的運(yùn)行情況，因此人機(jī)界面包括菜單、操作畫(huà)面切換、設(shè)定數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)區(qū)域、歷史曲線和設(shè)定曲線查詢(xún)及顯示、變頻器故障報(bào)警列表等。

    （4）接收通訊卡COM1～COM8數(shù)據(jù)：按照串行通訊協(xié)議以查詢(xún)方式來(lái)接收串口COM1～COM8各路數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括各變頻器的指定參數(shù)值和運(yùn)行狀態(tài)情況。將通訊卡中接收的數(shù)據(jù)直接進(jìn)入工控機(jī)系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，供主程序進(jìn)行處理。

    （5）主程序：

    負(fù)責(zé)人機(jī)界面的運(yùn)行和數(shù)據(jù)庫(kù)的處理；

    對(duì)接收的各變頻器信號(hào)進(jìn)行診斷和模擬，并作出結(jié)果顯示，如聯(lián)鎖I/O顯示、故障顯示等；

    實(shí)現(xiàn)工控機(jī)與變頻器的通訊功能：?jiǎn)螜C(jī)啟動(dòng)命令（正反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動(dòng)、預(yù)設(shè)速度等）和組群?jiǎn)?dòng)等；

    運(yùn)行顯示分狀態(tài)顯示和速度、電流等模擬量顯示。

    （6）發(fā)送數(shù)據(jù)到通訊卡：將主程序命令的通訊數(shù)據(jù)按特定的通訊協(xié)議發(fā)送到對(duì)應(yīng)的串口COM端自上。

    （7）維護(hù)程序：為保證工控機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和系統(tǒng)的可靠運(yùn)行以及變頻器維修更換后的數(shù)據(jù)設(shè)定，必須對(duì)相應(yīng)的變頻器進(jìn)行維護(hù)，包括變頻器初始化、變頻器參數(shù)設(shè)定和修改、通訊監(jiān)視程序。
                   

                    圖6   基于工控機(jī)的多類(lèi)型變頻器間的通訊軟件流程

    在軟件處理過(guò)程中，從開(kāi)始到啟動(dòng)人機(jī)界面為止屬于初始化階段，待接口卡、數(shù)據(jù)庫(kù)等初始化結(jié)束后馬上進(jìn)入主程序循環(huán)：正常情況下，切換開(kāi)關(guān)1和2接通，從通訊卡接收數(shù)據(jù)后，進(jìn)入主程序，然后又輸出數(shù)據(jù)給通訊卡，如此往復(fù)；如果進(jìn)入維護(hù)狀態(tài)時(shí)（人機(jī)界面菜單中選擇“維護(hù)”命令），切換開(kāi)關(guān)1和3接通，由于本系統(tǒng)采用主從機(jī)系統(tǒng)，從機(jī)能在主機(jī)不發(fā)送命令的情況下按上次的指令運(yùn)行，因此并不會(huì)中斷系統(tǒng)的運(yùn)行，但系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新將停止，這時(shí)可以進(jìn)行在線維護(hù)的各種操作，待維護(hù)程序關(guān)閉后，切換開(kāi)關(guān)1和3關(guān)閉、1和2接通，進(jìn)入正常情況。

    4 總結(jié)

    按照基于工控機(jī)IPC的多類(lèi)型變頻器的通訊技術(shù)，對(duì)各種工況條件下原有單一分散的風(fēng)機(jī)、泵、傳動(dòng)機(jī)械等不同型號(hào)的變頻器進(jìn)行監(jiān)控，以組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)各功能組，在實(shí)踐運(yùn)行中取得了較為滿意的結(jié)果，可靠性和可維護(hù)性均較強(qiáng)，值得推廣和應(yīng)用。

    參考文獻(xiàn)：

    [1] 李方園. 變頻器行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社，2006.

    [2] 李方園. 變頻器自動(dòng)化工程實(shí)踐[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2007.

    [3] 張燕賓，胡綱衡，唐瑞球. 使用變頻調(diào)速技術(shù)培訓(xùn)教程[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

    [4] 吳忠智，吳加林. 變頻器應(yīng)用手冊(cè)（第2版）[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

    [5] 吳忠智，黃立培，吳加林. 調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2002.


                                                      ——轉(zhuǎn)自《自動(dòng)化博覽》