變頻器與上位機(jī)串行通訊程序設(shè)計_圖文

1、南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）變頻器與上位機(jī)串行通訊程序設(shè)計Software Design of Serial Communication betweenConverter and PC學(xué) 院（系）： 電子與電氣工程系專 業(yè)： 自動化學(xué) 生 姓 名： 張景杰學(xué) 號： 96106060指 導(dǎo) 教 師（職稱）： 崔世林（副教授）評 閱 教 師：完 成 日 期： 2010年5月17日南陽理工學(xué)院Nanyang Institute of Technology變頻器與上位機(jī)串行通訊程序設(shè)計自動化專業(yè) 張景杰摘 要 變頻器是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的一種強(qiáng)電設(shè)備，其輸出功率大，控制效果好

2、，成本低，也是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分。通過力控組態(tài)軟件和VB 實(shí)現(xiàn)變頻器與上位機(jī)之間的通訊，對2.2KW 的三相異步交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。同時，可以監(jiān)控出三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速、電流轉(zhuǎn)速等特性曲線進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞變頻器；上位機(jī)；組態(tài)軟件；程序設(shè)計Software Design of Serial Communication betweenConverter and PCAutomation Specialty Zhang Jing-jieAbstract: Converter is a strong electric heavy equipment which is widely us

3、ed in industrial production, its output power,control effective, low cost, industrial control network is the basic component. Configuration control through the power converter and the software and VB to achieve communication between the host computer, on the 2.2KW three-phase asynchronous AC motor s

4、peed was. At the same time, can monitor the three-phase asynchronous motor torque - rotational speed, current-speed and other characteristics curve analysis.Keyword:Converter; computer; configuration software; program design目 錄1 變頻器和力控組態(tài)軟件 . . 11.1 變頻器的概述 . . 11.2 TD2000變頻器 . 11.3 力控組態(tài)軟件 . . 72 利用力控

5、組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)變頻器上位機(jī)監(jiān)控 . 92.1 I/O設(shè)備組態(tài)和數(shù)據(jù)庫組態(tài) . 92.2 制作動畫連接 . . 142.3 上位機(jī)監(jiān)控的運(yùn)行 . . 183 編寫程序完成上位機(jī)監(jiān)控 . . 203.1 系統(tǒng)的硬件連接 . . 203.2 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)描述 . . 213.3 通訊程序及監(jiān)控界面的設(shè)計 . . 224 監(jiān)控所得曲線和數(shù)據(jù)的分析 . . 26結(jié)束語 . . 29參考文獻(xiàn) . . 29致謝 . . 301 變頻器和力控組態(tài)軟件1.1 變頻器的概述變頻器的英文譯名是VFD （Variable-frequency Drive），這可能是現(xiàn)代科技由中文反向譯為英文的為數(shù)不多實(shí)例之一。（但VFD

6、也可解釋為Vacuum fluorescent display ，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機(jī)的電力傳動元件。變頻器在中、韓等亞洲地區(qū)受日本廠商影響而曾被稱作VVVF （Variable V oltage Variable Frequency Inverter）1。主電路是給異步電動機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源

7、變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯露出來。由于換向器的存，直流電機(jī)的維護(hù)量加大，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速以及使用環(huán)境都受到限制。人們開始轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價格低廉的異步電動機(jī)。但異步電動機(jī)的調(diào)速性能難以滿足生產(chǎn)的需要。于是，從20世紀(jì)30年代開始，人們致力于交流調(diào)速技術(shù)的研究，然而進(jìn)展緩慢。在相當(dāng)長的時期內(nèi)，直流調(diào)速一直以其優(yōu)異的性能統(tǒng)治著電氣傳動領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以后，特別是70年代以來，電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使得交流調(diào)速

8、性能可以與直流調(diào)速相媲美。目前，交流調(diào)速已進(jìn)入逐步代替直流調(diào)速的時代。1.2 TD2000變頻器TD2000系列通用變頻器是艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司自主開發(fā)生產(chǎn)的高品質(zhì)多功能低噪音變頻器2，其豐富的功能完全滿足各種不同的需求緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以靈活的安裝先進(jìn)的控制算法空間電壓矢量控制技術(shù)，停電再啟動自動電壓調(diào)整2，死區(qū)補(bǔ)償自動轉(zhuǎn)差補(bǔ)償節(jié)能運(yùn)行內(nèi)置PI ，保證高精度的控制要求按照國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和測試保證產(chǎn)品的可靠性。外部接口如圖1和圖2所示。 圖1 變頻器外部接口1 圖2 變頻器外部接口2變頻器的安裝，請安裝在室內(nèi)通風(fēng)良好的場所，一般應(yīng)垂直安裝，選擇安裝環(huán)境時應(yīng)注意以下事項： 環(huán)境溫度要求在-1

9、0 40 的范圍內(nèi)如周圍，溫度為40 50 時要取下蓋板或打開安裝柜前門以利于通風(fēng)散熱， 安裝在濕度低于90% 無水珠凝結(jié)的場所，不要安裝在多塵埃金屬粉末的場所，4安裝在無腐蝕性爆炸性氣體場所，安裝在振動小于5.9米/秒2(0.6g的場所，安裝在無陽光直射的場所，外部接線圖如圖3所示。 圖3 外部接線圖關(guān)于電動機(jī)及機(jī)械負(fù)載，與工頻運(yùn)行比較，TD2000系列變頻器為電壓型變頻器，輸出電壓是PWM 波，有一定的畸波，因此使用時電機(jī)的溫升噪聲和振動略有增加。恒轉(zhuǎn)矩低速運(yùn)行，變頻器帶普通電機(jī)長期低速運(yùn)行時，由于散熱效果變差，輸出轉(zhuǎn)矩額度有必要降低，如果需低速恒轉(zhuǎn)矩長期運(yùn)行，必須選用特殊的變頻電機(jī)。電機(jī)

10、的電子熱保護(hù)值，與變頻器匹配的電機(jī)如果按要求選配，變頻器對電機(jī)能實(shí)施熱保護(hù)，如果匹配電機(jī)與變頻器額定值不符合，務(wù)必調(diào)整保護(hù)值，以保證電機(jī)的安全運(yùn)行。在50Hz 以上頻率運(yùn)行，超過50Hz 運(yùn)行除了考慮振動噪音增大外，還必須確保電機(jī)軸承及機(jī)械裝置的使用速度范圍，務(wù)必事先查詢。機(jī)械裝置的潤滑，減速箱及齒輪電動機(jī)等需要潤滑的機(jī)械裝置長期低速運(yùn)行時，由于潤滑效果變差可能帶來損壞，務(wù)必事先查詢。負(fù)轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對于如提升負(fù)載之類的場合常常會有負(fù)轉(zhuǎn)矩發(fā)生，變頻器常會產(chǎn)生過流或過壓故障而跳閘，此時應(yīng)該考慮選配制動組件。往復(fù)式負(fù)載，變頻器在驅(qū)動活塞式往復(fù)性負(fù)載時請注意輸出電流會有不穩(wěn)定現(xiàn)象，長期低頻運(yùn)行時情況更突

11、出推薦20Hz 以上頻率運(yùn)行，負(fù)載裝置的機(jī)械共振點(diǎn)，變頻器在一定的輸出頻率范圍內(nèi)可能會遇到負(fù)載裝置的機(jī)械共振點(diǎn)，必須通過設(shè)置跳躍頻率來避開。維護(hù)和檢查時的注意事項有：(1在關(guān)掉輸入電源后，至少等5分鐘才可以開始檢查（還要正式充電發(fā)光二極管已經(jīng)熄滅）否則會引起觸電。(2維修、檢查和部件更換必須由勝任人員進(jìn)行。（開始工作前，取下所有金屬物品（手表、手鐲等），使用帶絕緣保護(hù)的工具）。(3不要擅自改裝頻頻器，否則易引起觸電和損壞產(chǎn)品。(4變頻器維修之前，須確認(rèn)輸入電壓是否有誤，將380V 電源接入220V 級變頻器之中會出現(xiàn)炸機(jī)（炸電容、壓敏電阻、模塊等）。變頻器主要由半導(dǎo)體元件構(gòu)成，因此，必須進(jìn)行日

12、常的檢查，防止不利的工作環(huán)境，如溫度、濕度、粉塵和振動的影響，并防止因部件使用壽命所引起的其它故障。操作面板及操作方法：操作面板說明3。用操作面板，可對變頻器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，功能參數(shù)設(shè)定，狀態(tài)監(jiān)控等操作。其外形及功能區(qū)如圖4所示。圖4 操作面板說明（1）變頻器的主要參數(shù)。F00 運(yùn)行頻率設(shè)定方式選擇。0：數(shù)字設(shè)定1，F(xiàn)01設(shè)定，用控制鍵修改后在Poff 時存儲。1：數(shù)字設(shè)定2，用端子UP/DOWN修改，STOP 后為零頻。2：模擬設(shè)定1，(VCI-GND用模擬電壓端子設(shè)定，范圍：DC ，0-10V 。3：模擬設(shè)定2（CCI-GND ），用模擬電流/電壓端子輸入設(shè)定，范圍：DC ，0 10V/0-20

13、mA短路塊確定。4：模擬設(shè)定3（VCI 、CCI-GND ），用VCI 和CCI 輸入疊加設(shè)定，范圍 ：DC0-10V/0-20mA。5：串行通訊設(shè)定。6：數(shù)字設(shè)定3，F(xiàn)01設(shè)定用控制面板修改后在Poff 時不存儲。7：數(shù)字設(shè)定4 ，用端子UP/DOWN修改，STOP 后再運(yùn)行，保持STOP 前的設(shè)定頻率。F01 頻率數(shù)字設(shè)定。頻率下限F12頻率上限F11。注：在F00=0、5、6時有效。F02 運(yùn)行命令選擇。0：觸摸面板運(yùn)行控制有效。1：外部端子運(yùn)行控制有效。2：上位機(jī)串行通信控制有效。3：由PANEL 鍵切換確定。F03 面板RUN/JOG運(yùn)轉(zhuǎn)方向設(shè)定。0：正轉(zhuǎn)，1：反轉(zhuǎn)。F04 最大輸出

14、頻率。MAX50.00，上限頻率-400.0Hz。F05 基本運(yùn)行頻率。1.00-400.0Hz 。（2）變頻器上位機(jī)監(jiān)控設(shè)置。 變頻器的上位通信控制指的是用上位機(jī)工控機(jī)、業(yè)PLC 機(jī)、觸摸屏與變頻器鏈接，進(jìn)行傳送變頻器開機(jī)、關(guān)機(jī)、設(shè)定頻率、讀取參數(shù)等動作的命令代碼。遵守通信協(xié)議。TD-2000系列變頻器可傳送數(shù)據(jù)為：1位起始位、8為數(shù)據(jù)位、1位停止位、無/奇/偶校驗(yàn)，1200/2400/4800/9600/19200BPS。數(shù)據(jù)的包頭：7EH=“126”，數(shù)據(jù)包尾：0DH 。本機(jī)地址：07FH(127。命令/響應(yīng)嗎：16進(jìn)制，單字節(jié)，包括主命令/響應(yīng)碼和輔助命令/響應(yīng)碼。 功能分類：0反饋從

15、機(jī)準(zhǔn)備及控制使能狀態(tài)。1讀取從機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。2控制從機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。3讀取從機(jī)功能代碼參數(shù)。4設(shè)置從機(jī)功能碼參數(shù)。5系統(tǒng)設(shè)置與查詢命令。6F預(yù)留。響應(yīng)：10H 沒準(zhǔn)備好，請求主機(jī)重發(fā)命令。11H 準(zhǔn)備好，允許控制，允許設(shè)置頻率。12H 準(zhǔn)備好，允許控制，不允許設(shè)置頻率。13H 準(zhǔn)備好，不允許控制，允許設(shè)置頻率。14H 準(zhǔn)備好，不允許控制，不允許設(shè)置頻率。00H 從機(jī)/串行口通信/從機(jī)控制正常/功能碼參數(shù)更改有效。20H 接收數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯誤碼/接收字節(jié)非ASC11碼/幀長度錯誤/命令區(qū)數(shù)據(jù)超限/命令索引區(qū)數(shù)據(jù)超限。30H 從機(jī)控制無效/功能代碼參數(shù)更改無效/運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)超限 華為變頻器的發(fā)送格式為：輔

16、助命令代碼（高四位）和主命令代碼(低四位 拆開并轉(zhuǎn)換為ASC11碼，先高四位后第四位發(fā)送。命令索引：16進(jìn)制，雙字節(jié)，含命令索引（低字節(jié)）和輔助索引（高字節(jié)），范圍1-FFH注： 命令索引用于配合主命令碼實(shí)現(xiàn)具體功能輔助索引用于配合從機(jī)響應(yīng)上報故障索引碼，無故障為0運(yùn)行數(shù)據(jù)：16進(jìn)制，先發(fā)送高節(jié)，后發(fā)送低節(jié)。變頻器內(nèi)部的基本構(gòu)：變頻器內(nèi)置PID 調(diào)節(jié)器和輸出24VDC 電源，方便組成最簡單的內(nèi)部閉環(huán)控制系統(tǒng)，帶自動電壓提升功能，能在交流304-456V 電壓范圍內(nèi)正常工作。并且內(nèi)含簡易PLC ，配合內(nèi)置計數(shù)器。外接端子可編程設(shè)計，利于用戶靈活運(yùn)用。并且?guī)в兴俣让}沖反饋輸入接口，可以滿足高端精度

17、速度控制的要求。頻率設(shè)定信號與輸入頻率對應(yīng)關(guān)系的靈活設(shè)置，可以與通用變頻器和調(diào)節(jié)器組成正，反兩種閉環(huán)系統(tǒng)。1.3 力控組態(tài)軟件組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個約定俗成的概念3，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”。 “組態(tài)(Configure”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機(jī)程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時候也稱為“二次開發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開發(fā)平臺”。 “監(jiān)控（Supervisory Control ）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過計算機(jī)信號對自動化設(shè)備或過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理4。常用的有

18、力控和WINCC 。力控軟件以計算機(jī)為基本工具，為實(shí)施數(shù)據(jù)采集/過程監(jiān)控/生產(chǎn)控制提供了基礎(chǔ)平臺，可以和檢測/控制部件構(gòu)成任意復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。在節(jié)能、提高計量精度、改善產(chǎn)品質(zhì)量、完成部門間精確傳遞生產(chǎn)信息等方面發(fā)揮核心作用，幫助企業(yè)消除信息孤島，降低運(yùn)作成本，提高生產(chǎn)效率，加快市場反應(yīng)速度。只要同時涉及實(shí)時數(shù)據(jù)通訊（無論是雙向還是單向）、實(shí)時動態(tài)圖形界面顯示、必要的數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲及顯示，就存在對組態(tài)軟件的潛在需求。除了大家熟知的工業(yè)自動化領(lǐng)域，近幾年以下領(lǐng)域已經(jīng)成為監(jiān)控組態(tài)軟件的新增長點(diǎn)：先進(jìn)控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。在工業(yè)自動化系統(tǒng)獲得普及以后，為提高控制質(zhì)量和控制精度，很多用戶開始引進(jìn)先

19、進(jìn)控制或優(yōu)化控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括自適應(yīng)控制、（多變量）預(yù)估控制、無模型控制器、魯棒控制、智能控制（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等）、其他依據(jù)新控制理論而編寫的控制軟件等。這些控制軟件的常項是控制算法，使用監(jiān)控組態(tài)軟件主要解決控制軟件的人機(jī)界面、與控制設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)通訊等問題。工業(yè)仿真系統(tǒng)。仿真軟件為用戶操作模擬對象提供了與實(shí)物幾乎相同的環(huán)境。仿真軟件不但節(jié)省了巨大的培訓(xùn)成本開銷，還提供了實(shí)物系統(tǒng)所不具備的智能特性。仿真系統(tǒng)的開發(fā)商專長于仿真模塊的算法，在實(shí)時動態(tài)圖形顯示、實(shí)時數(shù)據(jù)通訊方面不一定有優(yōu)勢，力控監(jiān)控組態(tài)軟件與仿真軟件間通過高速數(shù)據(jù)接口聯(lián)為一體，在教學(xué)、科研仿真應(yīng)用中應(yīng)用越來越廣泛。

20、電網(wǎng)系統(tǒng)信息化建設(shè)。電力自動化是監(jiān)控組態(tài)軟件的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，電力是國家的基礎(chǔ)行業(yè)，其信息化建設(shè)是多層次的，由此決定了對組態(tài)軟件的多層次需求。方便、靈活的開發(fā)環(huán)境，提供各種工程、畫面模板、大大降低了組態(tài)開發(fā)的工作量。高性能實(shí)時、歷史數(shù)據(jù)庫，快速訪問接口在數(shù)據(jù)庫4萬點(diǎn)數(shù)據(jù)負(fù)荷時，訪問吞吐量可達(dá)到20000次/秒。強(qiáng)大的分布式報警、事件處理，支持報警、事件網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)斷線存儲，恢復(fù)功能。支持操作圖元對象的多個圖層，通過腳本可靈活控制各圖層的顯示與隱藏。強(qiáng)大的ACTIVEX 控件對象容器，定義了全新的容器接口集，增加了通過腳本對容器對象的直接操作功能，通過腳本可調(diào)用對象的方法、屬性。全新的、靈活的報表

21、設(shè)計工具：提供豐富的報表操作函數(shù)集、支持復(fù)雜腳本控制，包括：腳本調(diào)用和事件腳本，可以提供報表設(shè)計器，可以設(shè)計多套報表模板。力控的界面如圖5所示。 圖5 力控組態(tài)軟件主界面2 利用力控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)變頻器上位機(jī)監(jiān)控2.1 I/O設(shè)備組態(tài)和數(shù)據(jù)庫組態(tài)I/O設(shè)備組態(tài)是連接外部設(shè)備的關(guān)鍵部分。I/O驅(qū)動程序負(fù)責(zé)力控與控制設(shè)備的通信。它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳送到力控®的數(shù)據(jù)庫，然后在界面運(yùn)行系統(tǒng)的畫面上動態(tài)顯示。首先，打開力控組態(tài)軟件，選擇“開發(fā)”。然后就進(jìn)入了開發(fā)界面，第一步要做的是設(shè)備I/O組態(tài)。在所有的設(shè)備里，選擇變頻器，艾默生TD2000，如圖6所示。 圖6 設(shè)備I/O組態(tài)

22、然后雙擊“TD2000變頻器”，進(jìn)行通信設(shè)置5。通信設(shè)置是連接變頻器和上位機(jī)的紐帶，如果設(shè)置不好，就無法完成變頻器上位機(jī)串行通訊。第一步：輸入設(shè)備名稱 TD2000輸入設(shè)備名稱 變頻器設(shè)置更新周期 50MS超時時間 8S設(shè)備地址 127通信方式 串口（RS232/422/485）故障后恢復(fù)查詢 300S上述詳細(xì)參數(shù)可在化為TD2000變頻器使用手冊里查到如圖7所示。 圖7 設(shè)備設(shè)置第一步串口叫做串行接口，也稱串行通信接口，按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來分包括RS-232-C 、RS-422、RS485、USB 等。 RS-232-C 、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件

23、、電纜或協(xié)議。串口形容一下就是一條車道，而并口就是有8個車道同一時刻能傳送8位（一個字節(jié)）數(shù)據(jù)。 但是并不比串口快，由于8位通道之間的互相干擾。傳輸時速度就受到了限制。而且當(dāng)傳輸出錯時，要同時重新傳8個位的數(shù)據(jù)。串口沒有干擾，傳輸出錯后重發(fā)一位就可以了。第二步：設(shè)置串口 COM1波特率 9600奇偶校驗(yàn) 無數(shù)據(jù)位 8停止位 1連續(xù)采集3次后重新初始化串口詳細(xì)如圖8所示。 圖8 設(shè)備設(shè)置第二步I/O設(shè)備組態(tài)完畢，最關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)庫組態(tài)，數(shù)據(jù)庫DB 是整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)整個力控應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理、報警信息處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請求處理。在數(shù)據(jù)

24、庫中，操縱的對象是點(diǎn)（TAG ），實(shí)時數(shù)據(jù)庫根據(jù)點(diǎn)名字典決定數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，分配數(shù)據(jù)庫的存儲空間。在點(diǎn)名字典中，每個點(diǎn)都包含若干參數(shù)。一個點(diǎn)可以包含一些系統(tǒng)預(yù)定義的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)參數(shù)，還可包含若干個用戶自定義參數(shù)。用點(diǎn)與參數(shù)的形式為“點(diǎn)名. 參數(shù)名”。如“TAG1.DESC”表示點(diǎn)TAG1的點(diǎn)描述，“TAG1.PV”表示點(diǎn)TAG1的過程值。點(diǎn)類型是實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB 對具有相同特征的一類點(diǎn)的抽象。DB 預(yù)定義了一些標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型，利用這些標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型創(chuàng)建的點(diǎn)能夠滿足各種常規(guī)的需要。對于較為特殊的應(yīng)用，可以創(chuàng)建用戶自定義點(diǎn)類型。DB 提供的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)類型有：模擬I/O點(diǎn)、數(shù)字I/O點(diǎn)、累計點(diǎn)、控制點(diǎn)、運(yùn)算點(diǎn)等6。不同的

25、點(diǎn)類型完成的功能不同。比如，模擬I/O點(diǎn)的輸入和輸出量為模擬量，可完成輸入信號量程變換、小信號切除、報警檢查，輸出限值等功能。數(shù)字I/O點(diǎn)輸入值為離散量，可對輸入信號進(jìn)行狀態(tài)檢查。以方向設(shè)定為例，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫點(diǎn)的步驟： 在Draw 導(dǎo)航器中雙擊“實(shí)時數(shù)據(jù)庫”項使其展開，在展開項目中雙擊“數(shù)據(jù)庫組態(tài)”啟動組態(tài)程序DBMANAGER （如果沒有看到導(dǎo)航器窗口，激活Draw 菜單命令“查看/導(dǎo)航器”）。 啟動DBMANAGER 后出現(xiàn)如下圖9所示的DBMANAGER 主窗口。 單擊菜單條的“點(diǎn)”選項選擇新建或雙擊單元格，出現(xiàn)“請指定區(qū)域、點(diǎn)類型”向?qū)υ捒颉?圖9 DBMANAGER主窗口 然后雙擊該

26、點(diǎn)類型，出現(xiàn)如下圖所示的對話框，在“點(diǎn)名（NAME ）”輸入框內(nèi)鍵入點(diǎn)名“fangxiangshed”，如下圖10所示。 然后選擇“數(shù)據(jù)連接”選項。選擇“增加”選項，選擇正確的數(shù)據(jù)連接如圖11所示。 最后單擊“確定”，就會回到如圖9所示的DBMANAGER 主窗口，然后單擊“保存”即可。 按照同樣的方法，可以進(jìn)行“頻率設(shè)定”、“加速時間”、“減速時間”、“故障復(fù)位”、“停車等設(shè)定”。 圖10 點(diǎn)名（NAME ）輸入 圖11 數(shù)據(jù)鏈接2.2 制作動畫連接在前面已經(jīng)做了很多事情，包括：制作顯示畫面、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫點(diǎn)，并與I/O設(shè)備PLC 中的過程數(shù)據(jù)連接起來?，F(xiàn)在又要回到開發(fā)環(huán)境Draw 中，通過制作

27、動畫連接使圖形在畫面上隨PLC 數(shù)據(jù)的變化而活動起來7。（1）首行涉及一個概念，“Draw變量”：Draw 變量就是在開發(fā)環(huán)境Draw 中定義和引用的變量，簡稱為變量。開發(fā)環(huán)境Draw 、運(yùn)行環(huán)境View 和數(shù)據(jù)庫DB 都是力控的基本組成部分。但Draw 和View 主要完成的是人機(jī)界面的開發(fā)、組態(tài)和運(yùn)行、顯示，我們稱之為界面系統(tǒng)。實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB 主要完成過程實(shí)時數(shù)據(jù)的采集（通過I/O Server程序）、實(shí)時數(shù)據(jù)的處理（包括：報警處理、統(tǒng)計處理等）、歷史數(shù)據(jù)處理等。界面系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以配合使用，也可以單獨(dú)使用。比如：界面系統(tǒng)完全可以不使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，而通過ActiveX 或其它接口

28、從第三方應(yīng)用程序中獲取數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也完全可以不用界面系統(tǒng)來顯示畫面，它可以通過自身提供的DBCOM 控件與其它應(yīng)用程序或其它廠商的界面程序通訊。力控系統(tǒng)之所以設(shè)計成這種結(jié)構(gòu)，主要是為了使系統(tǒng)具有更好的開放性和靈活性。（2）建立動畫連接動畫連接是將畫面中的圖形對象與變量之間建立某種關(guān)系，當(dāng)變量的值發(fā)生變化時，在畫面上圖形對象的動畫效果動態(tài)變化方式體現(xiàn)出來。有了變量之后就可以制作動畫連接了。一旦創(chuàng)建了一個圖形對象，給它加上動畫連接就相當(dāng)于賦予它“生命”，使它動起來。動畫連接使對象按照變量的值改變其大小、顏色、位置等 。例如，一個泵在工作時是紅色，而停止工作時變成綠色。有些動畫連接還允許使用邏輯

29、表達(dá)式，如：OUT_VALVE=1&&RUN=1表示：OUT_VALVE 與RUN 這兩個變量的值同時為1時條件成立。又比如，如果希望一個對象在存儲罐的液面高于80開始閃爍，這個對象的閃爍的表達(dá)式就為“LEVEL>80”.定義變量和制作動畫連接這兩件工作可以相互獨(dú)立在完成。例如，使用“特殊功能/定義變量”，可以直接進(jìn)入定義變量的環(huán)境。下面以所建的工程為例說明建立動畫連接的步驟：以開機(jī)設(shè)置和頻率設(shè)置為例。開機(jī)設(shè)置：首先，在圖庫中選擇合適的開關(guān)，如圖12所示。圖12 開機(jī)設(shè)置 圖13 開機(jī)向?qū)缓笤谥鞔翱谥?，雙擊自己所選擇的開關(guān)，如圖13所示，定義顏色等等，最關(guān)鍵的是定義變量

30、，雙擊變量，會出現(xiàn)變量選擇的對話框，在變量選擇的對話框中選擇”kaijished”,然后單擊確定，如圖14所示。 圖14 變量選擇最后單擊圖13中的確定即可。頻率設(shè)定：在工具欄中選擇“A ”如圖15所示。 圖15 工具欄然后在主窗口找到合適的空白處，輸入“#”和“設(shè)定頻率”。如圖16所示。 圖16 設(shè)定頻率然后雙擊圖16中的“#”，進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈接，如圖17所示。 圖17 動畫鏈接然后可以進(jìn)行熱鍵設(shè)置，關(guān)鍵是變量的選擇，雙擊變量選擇，選擇正確的變量。將各種數(shù)據(jù)建立和鏈接以后，主窗口將會出現(xiàn)如圖18所示的界面。 圖18 設(shè)置完成后主窗口2.3 上位機(jī)監(jiān)控的運(yùn)行（1）首先，將外部設(shè)備鏈接好，如圖19所

31、示。把變頻器上位機(jī)監(jiān)控的參數(shù)設(shè)置好。F00 設(shè)定為5F02 設(shè)定為2F101 設(shè)定為4（2）然后打開上面建立的變頻器上位機(jī)監(jiān)控的工程，單擊“運(yùn)行”。將會出現(xiàn)圖20所示的控制界面，可以通過控制界面對變頻器啟停、頻率設(shè)置等進(jìn)行上位機(jī)監(jiān)控。注意：操作的時候一定不能過快，因?yàn)殡姍C(jī)啟動停止是需要時間，如果操作過快，會對電機(jī)損害，而且監(jiān)控也會出錯立馬停止。 圖19 外部鏈接實(shí)物圖 圖20 運(yùn)行時主界面 3 編寫程序完成上位機(jī)監(jiān)控艾默生變頻器與PC 機(jī)通訊前必須在變頻器的初始化中設(shè)定通訊規(guī)格并復(fù)位變頻器，否則通訊不能進(jìn)行。需要設(shè)定的通訊規(guī)格包括變頻器站號、通訊速率、字節(jié)長、停止位長、校驗(yàn)方式、等待時間等。通

32、訊規(guī)格的設(shè)定可通過寫入相應(yīng)的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)8。用VB 中的Mscomm 控件完成對計算機(jī)串行端口的操作。Mscomm 控件是V B 中用于串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的ActiveX 控件，利用它可以方便地訪問串口。Mscomm 控件有許多重要的屬性，表1中列出了本文編程時用到的幾個屬性。表1 MsComm控件的常用屬性 3.1 系統(tǒng)的硬件連接TD2000是 EMERSON 公司推出的高性能矢量控制變頻器，能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的調(diào)速運(yùn)行，它帶有內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)RS485通訊口，通過轉(zhuǎn)換器可方便地與上位機(jī)進(jìn)行串行通訊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對變頻器功能碼的快速修改及運(yùn)行狀態(tài)的直觀監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)監(jiān)控運(yùn)行。計算機(jī)的RS-

33、232口通過一個RS232/RS485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為RS-485構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)，以TD2000變頻器作為從機(jī)組成“單主多從”通訊控制網(wǎng)(單監(jiān)控主機(jī)多變頻器從機(jī) ，通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線，屏蔽層一點(diǎn)接地。然后調(diào)整變頻器的以下參數(shù)：F00 設(shè)定為5F02 設(shè)定為2F101 設(shè)定為4變頻器串行通訊接口端子的接線如圖22所示。圖22 串行通訊接口端子的接線3.2 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)描述(1 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)為9:幀頭、用戶數(shù)據(jù)、幀尾。幀頭包括:起始字節(jié)(特殊報文:68H;短幀:7EH;長幀:02H。從機(jī)地址(范圍2-126，127為廣播地址，0、1號地址保留 。幀尾包括:校驗(yàn)數(shù)據(jù)(異或校驗(yàn)，計算方法為本幀數(shù)據(jù)字節(jié)的連續(xù)異

34、或結(jié)果 。用戶數(shù)據(jù)包括:參數(shù)數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)兩部分(在短幀中沒有參數(shù)數(shù)據(jù) 。其中參數(shù)數(shù)據(jù)包括:功能碼操作命令/響應(yīng)、功能碼號、功能碼設(shè)定值/實(shí)際值。過程數(shù)據(jù)包括:主機(jī)控制命令響應(yīng)/從機(jī)狀態(tài)響應(yīng)、主機(jī)運(yùn)行主設(shè)定值/從機(jī)運(yùn)行實(shí)際值。當(dāng)主機(jī)發(fā)送時為“命令”或“設(shè)定值”，如對變頻器進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、正反轉(zhuǎn)、頻率設(shè)置、參數(shù)讀取等，當(dāng)從機(jī)(變頻器 發(fā)送時為對主機(jī)命令的“響應(yīng)”或工作狀態(tài)及參數(shù)“實(shí)際值”的反饋。數(shù)據(jù)遵循先發(fā)高字節(jié)，再發(fā)低字節(jié)的原則; 如果功能碼操作不正確，則用低字節(jié)返回操作錯誤代碼，此時高字節(jié)為0。(2 變頻器的運(yùn)行控制既可以用長幀實(shí)現(xiàn)，也可以用短幀實(shí)現(xiàn)。本文中僅以長幀為例進(jìn)行說明，其幀格式如下

35、圖23所示。 計算機(jī)到變頻器 : 變頻器到計算機(jī) :圖23 幀格式圖3.3 通訊程序及監(jiān)控界面的設(shè)計目前監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)一般采用Windows 平臺，Windows 平臺下的串行通訊程序設(shè)計一般有2種途徑:一是直接調(diào)用WindowsAPI 函數(shù)，響應(yīng)速度快，但程序設(shè)計較復(fù)雜; 二是采用MSCOMM 串行通訊控件，靈活性稍差，但控件的使用使得通訊程序設(shè)計大為簡單。在一般控制要求并不太高的情況下，通過第二種途徑進(jìn)行程序開發(fā)既能滿足控制要求，又能簡化程序設(shè)計5。Visual Basic以其面向組件的新技術(shù)及對硬件控制能力強(qiáng)而著稱，VB 提供的MSCOMM 控件是Grescent Sortware In

36、c公司提供的Activex 控件，它通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通訊功能。應(yīng)用時首先要求注冊它，把它放到表單上，然后設(shè)置其屬性:CommPort=1, ' 通訊端口號InBufferSize=1024, ' 收緩沖大小InPutLen=0,OutBufferSize=1024 ' 發(fā)緩沖大小RTHreshold=18, ' 串口接字符觸發(fā)事件RTSEnable=False,Setting=9600,n,8,1 '(波特率為9600，校驗(yàn)碼為無校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位 。 圖24 控制界面圖24是監(jiān)控系統(tǒng)的主控制界面，對TD2000的

37、開機(jī)、關(guān)機(jī)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、點(diǎn)動正轉(zhuǎn)、點(diǎn)動反轉(zhuǎn)、自由停車、緊急停車、故障復(fù)位等控制，通過點(diǎn)擊窗口上相應(yīng)的運(yùn)行控制按鈕來實(shí)現(xiàn); 如果點(diǎn)擊右邊的“運(yùn)行參數(shù)”按鈕，即可進(jìn)入變頻器運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控界面，實(shí)時監(jiān)視變頻器的運(yùn)行頻率、設(shè)定頻率、運(yùn)行轉(zhuǎn)速、設(shè)定轉(zhuǎn)速、輸出電流、輸出電壓、閉環(huán)反饋、閉環(huán)設(shè)定、變頻器當(dāng)前狀態(tài)等。下面以分別以“設(shè)定發(fā)送數(shù)據(jù)長幀格式子函數(shù)”、“計算校驗(yàn)和子函數(shù)”以及“以50Hz 運(yùn)行變頻器”程序段為例加以說明。表2 計算機(jī)向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)幀 通訊程序的流程圖如圖25所示。由于本文中軟件的主界面要實(shí)時顯示頻率和電流，需要每隔一段時間向變頻器發(fā)送讀頻率和讀電流的命令，所以發(fā)送其他控制指令如正轉(zhuǎn)、停

38、止時，應(yīng)該先停止發(fā)送讀頻率和讀電流的指令，完成后再重新發(fā)送讀電流和讀頻率的命令，這是因?yàn)橥瑫r向串口發(fā)送幾個命令會發(fā)生錯誤。讀頻率指令和讀電流指令也不能同時發(fā)送，需要交替進(jìn)行。另外，要注意每向變頻器發(fā)送一個命令后，及時取走輸入緩沖區(qū)中的返回碼，以免影響下一次讀取輸入緩沖區(qū)的正確性。 圖25 程序流程圖(1 設(shè)定發(fā)送數(shù)據(jù)長幀格式子函數(shù)Public Function SendLcode2(a As String' 長幀發(fā)送函數(shù)Dim OutDataByte( As Byte Dim i As Integer SendLcode2 = "02" + aReDim OutDa

39、taByte(Len(SendLcode2/2 ' 重新定義發(fā)送數(shù)組長度 For i = 1 To Len(SendLcode2/2OutDataByte(i = CByte(Val("&H" & Mid(SendLcode2, i * 2 - 1, 2 ' 把字符串變成字節(jié)數(shù)組 Next(2 計算校驗(yàn)和子函數(shù)Public Function FCS(SendStr As String ' 校驗(yàn)和函數(shù) Dim str Dim i As Integerstr = Val("&H" & Mid(SendS

40、tr, 1, 2 i = 3 Dostr = str Xor Val("&H" & Mid(SendStr, i, 2 i = i + 2Loop While i < Len(SendStr FCS = Hex$(str End Function(3以50Hz 運(yùn)行變頻器。TD3000頻率的定標(biāo)為1:100，要使變頻器以50Hz 運(yùn)轉(zhuǎn)，主設(shè)定應(yīng)為1388H(5000，故計算機(jī)向變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)幀為(見表2:其對應(yīng)部分程序段為:Private Sub Command1_Click( '開機(jī)命令MSComm1.PortOpen=True '

41、打開端口接入總線 dim str1, SendString,BCC ' 定義變量str1="0200000000047F1388" ' 賦值以50Hz 運(yùn)行2#變頻器的數(shù)據(jù)變量 BCC=CStr(FCS(str1 '調(diào)用異或校驗(yàn)函數(shù)生成校驗(yàn)碼 SendString=str1+BCC ' 生成完整待發(fā)送字符串SendLcode2 (SendString ' 調(diào)用長幀格式函數(shù)把字符串變成字節(jié)并發(fā)送 注意：發(fā)送讀頻率的命令后，要過一段時間再從輸入緩沖區(qū)內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，否則會發(fā)生錯誤。這段時間是等待時間與數(shù)據(jù)校驗(yàn)時間之和。通過計算機(jī)的串行端口及接口轉(zhuǎn)換電路來控制變頻器，利用VB 編制監(jiān)控軟件，可以方便、直觀地控制變頻器的運(yùn)行，監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置變頻器的參數(shù)并進(jìn)行校驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，還可以總結(jié)變頻器參數(shù)設(shè)置方面的規(guī)則，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，自動設(shè)置變頻器的工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)變頻器應(yīng)用的“智能化”10。4 監(jiān)控所得曲線和數(shù)據(jù)的分析 圖26 加速時間限制的矢量控制變頻調(diào)速方式下，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線 圖27 加速時間限制的矢量控制變頻調(diào)速方式下，電機(jī)的定子電流-