Win9X平臺下通過RS485通信實現(xiàn)多臺三菱變頻器控制

1、引言

由于變頻器具有優(yōu)良的控制特性以及其高效節(jié)能的特點，使得變頻器近幾年在各個領(lǐng)域被廣泛的采用。在某些場合，需要用一臺工控機(jī)靈活地控制多臺變頻器，以達(dá)到控制交流電機(jī)的目的。在油田輸油控制系統(tǒng)中，多臺變頻器的控制問題成為關(guān)鍵，按照以往的控制方法，需要使用PLC或者控制電路板來控制變頻器。然而使用這種方法造價高、系統(tǒng)復(fù)雜、布線量大、故障率高，因此亟需一種結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、可靠性高的系統(tǒng)來實現(xiàn)多臺變頻器的控制。

針對這一需要，一些公司（如日本三菱、德國西門子、日本東芝等）推出了帶有RS-485通信接口的變頻器，使用戶能方便靈活地選擇變頻器的強(qiáng)大功能，設(shè)計各自的工業(yè)控制系統(tǒng)。因此，我們可以充分利用廠商提供的工業(yè)總線接口，使控制系統(tǒng)布線簡潔，穩(wěn)定可靠。

目前，我們在利用工業(yè)總線接口開發(fā)用戶程序時，大部分都是基于DOS環(huán)境下的，隨著Windows操作系統(tǒng)的普及使得DOS單任務(wù)系統(tǒng)固有的缺陷顯得日益突出，人們越來越希望能在Windows的環(huán)境下進(jìn)行工業(yè)控制。

在Windows 9X下開發(fā)工控軟件,不僅可以實現(xiàn)多任務(wù)操作，充分利用硬件資源，而且可以利用Windows 9X下豐富的開發(fā)工具，方便地生成各種菜單及友好的圖形界面,軟件產(chǎn)品質(zhì)量高且開發(fā)周期短。但在Windows 9X環(huán)境下，系統(tǒng)完全接管了各種硬件資源，不允許用戶直接對系統(tǒng)硬件進(jìn)行控制。如何在Windows 9X/NT環(huán)境下開發(fā)微機(jī)的底層資源,已成為當(dāng)今工控業(yè)的一個值得探討的課題。

本文以三菱FR-A500變頻器的串行通信為例，利用Visual Basic 6.0的ActiveX控件—Microsoft Communication控件，通過對變頻器串行通信協(xié)議的分析，解決了Windows 9X環(huán)境下與多個變頻器的串行通信, 成功地實現(xiàn)了用單臺工控PC機(jī)對多臺交流異步電機(jī)的靈活控制，從而在Windows9X環(huán)境下如何實現(xiàn)串行通信的問題上作了有益的嘗試。

2 、油田輸油控制系統(tǒng)的簡介

由于多臺變頻器的控制技術(shù)是油田輸油控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵，所以有必要簡單介紹一下本控制系統(tǒng)的概況。

油田輸油控制系統(tǒng)主要有以下幾部分構(gòu)成，圖1所示：

1. 中央控制器,主要一臺工控計算機(jī)及其通信模塊構(gòu)成，它主要負(fù)責(zé)發(fā)送控制指令及控制參數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場返回的工況數(shù)據(jù)調(diào)整控制參數(shù);

2. 監(jiān)控信號和管道反饋信號由RS—485總線連接到中央控制器；

3. 泵站1~n主要油泵、變頻器、通信適配器、管道傳感器等構(gòu)成；

控制系統(tǒng)的通信原理

根據(jù)油田輸油控制系統(tǒng)的要求,我們給出了通信原理框圖（圖2），這里只重點突出工控PC機(jī)與變頻器RS—485的接口部分。RS—485的驅(qū)動器可帶32個接收器,在波特率為100Ｋbit/s時,通信距離可達(dá)到1200ｍ; 通信距離為15ｍ時,波特率可達(dá)10Ｍbit/s。在工業(yè)現(xiàn)場，RS-485是應(yīng)用較多的一種通信方式。

圖2 中工控PC機(jī)通過RS-232C—RS-485轉(zhuǎn)換器與多個變頻器相連接,最多可達(dá)到32臺。每個變頻器被賦予各自的地址碼用以識別身份,這樣,上位機(jī)便能通過RS-485通信線,對掛在上面的所有變頻器進(jìn)行控制操作。

變頻器的串行口通信協(xié)議分析

通過對油田輸油控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及對三菱FR-A500變頻器原理及通信方式的研究，我們發(fā)現(xiàn)三菱FR-A500變頻器的通信方式為異步半雙工RS—485協(xié)議；波特率19200bit/s，9600bit/s,4800bit/s 可選；ASCII 7或8位數(shù)據(jù)位可選；1位奇偶校驗可選；1或2位停止位可選。其通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式有十種，分別為：A，A’，B，C，D，E，E’，F(xiàn)，G，H；

下面以格式A為例簡要說明一下變頻器通信協(xié)議：

格式A的功能是變頻器運行頻率、運行參數(shù)的寫入和復(fù)位變頻器，其結(jié)構(gòu)如下：

*1 ENQ——表示控制代碼，它有以下幾種：(括號內(nèi)為ASCII碼) STX (H02) 正文數(shù)據(jù)開始；ETX (H03) 正文數(shù)據(jù)結(jié)束；ENQ (H05) 通信請求； ACK (H06) 應(yīng)答無數(shù)據(jù)錯誤；LF (H0A) 換行；CR (H0D) 回車； NAK (H15) 應(yīng)答發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤；

*2變頻器站號——可用十六進(jìn)制數(shù)在H00和H1F（站號0 至31 ）間設(shè)定；

*3指令代碼——由計算機(jī)發(fā)給變頻器，指明程序要求（如：監(jiān)視、運行等）；

*4等待時間——規(guī)定變頻器收到從計算機(jī)來的數(shù)據(jù)和傳輸應(yīng)答數(shù)據(jù)之間的等待時間。根據(jù)計算機(jī)的響應(yīng)時間在0和150ms之間設(shè)定，最小設(shè)定單位10ms。

*5數(shù)據(jù)——表示計算機(jī)與變頻器之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，如：頻率、參數(shù)等；

*6總合校驗——由被校驗的ASCII碼數(shù)據(jù)的總和（二進(jìn)制）的最低一個字節(jié)表示的2個ASCII數(shù)字（十六進(jìn)制）。