如何通過RS－485控制多臺(tái)變頻器

　　摘 要：MicroMaster變頻器的RS－485通信協(xié)議，利用VC5．0中的ActiveX控件MSCOMM通信控件實(shí)現(xiàn)了Windows95下單臺(tái)微機(jī)與多臺(tái)變頻器的串行通信控制，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)各變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。　
　　關(guān)鍵詞：工控PC機(jī) ActiveX控件 RS－485通信協(xié)議 變頻器控制
　　　　工業(yè)場(chǎng)合中，經(jīng)常要用變頻器去控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向。在某些場(chǎng)合，需要用1臺(tái)工控PC機(jī)靈活地控制多臺(tái)變頻器，以達(dá)到控制各交流電機(jī)的目的。針對(duì)這一需要，一些公司(如德國(guó)西門子、日本東芝、三菱等公司)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)大功能來設(shè)計(jì)各自的工業(yè)控制系統(tǒng)。
　　　　在Windows95下開發(fā)工控軟件，可利用Windows95的豐富資源，方便地生成各種菜單及美觀大方的圖形界面，軟件產(chǎn)品質(zhì)量高且開發(fā)周期短。Visual C＋＋5．0是Microsoft公司最新推出功能最強(qiáng)的Windows開發(fā)軟件，由于只能在Win95下運(yùn)行開發(fā)32位的應(yīng)用程序，而在Windows環(huán)境下，系統(tǒng)完全接管了各種硬件資源，不允許用戶直接控制串行口的中斷管理，因此如何在Windows環(huán)境下開發(fā)微機(jī)的底層資源，已成為當(dāng)今工業(yè)控制軟件的一大熱點(diǎn)及難點(diǎn)。
　　　　本文利用VC5.0的ActiveX控件——Microsoft Communication控件，方便地實(shí)現(xiàn)了Win95環(huán)境下與多個(gè)西門子MicroMaster變頻器的串行通信接口，成功地實(shí)現(xiàn)了用單臺(tái)工控PC機(jī)對(duì)多臺(tái)交流異步電機(jī)的靈活控制。　　
　　一、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)　　
　　　為系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方框圖，這里只重點(diǎn)突出工控PC機(jī)與變頻器RS－485的接口部分。RS－485的驅(qū)動(dòng)器可帶32個(gè)接收器，在波特率為100Kb/s時(shí)，通信距離可達(dá)到1200m；通信距離為15m時(shí)，波特率可達(dá)10Mb/s。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，RS－485是應(yīng)用較多的一種通信方式。圖中工控PC機(jī)通過485通信接口卡與多個(gè)變頻器相連接，最多可達(dá)到32臺(tái)。每個(gè)變頻器被賦予各自的地址碼用以識(shí)別身份，這樣上位機(jī)便能通過485通信線對(duì)掛在上面的所有變頻器進(jìn)行控制操作。
　　二、變頻器的串口通信協(xié)議　
　　對(duì)于西門子的MicroMaster變頻器，其通信方式為RS－485，波特率最高可達(dá)到19200b/s；1位起始位；8位數(shù)據(jù)位；1位偶校驗(yàn)；1位停止位。變頻器接收控制的通信協(xié)議如下：
　　　 與上位機(jī)向變頻器發(fā)送的控制字相比，變頻器回送的狀態(tài)字只是以ZSW代替了STW，HIW代替了HSW，其余的字的含義是一樣的。ZSW是16位的狀態(tài)字來指示變頻器的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，各位的具體含義見說明書；HIW也是16位的字代表變頻器的輸出頻率，其定義與HSW是一樣的。
　　　　因此，對(duì)于變頻器能通過面板按鍵設(shè)置的功能，通過以上的通信協(xié)議也一樣能實(shí)現(xiàn)。并且通過RS－485通信線最多能同時(shí)控制32臺(tái)變頻器，同時(shí)各變頻器的運(yùn)行狀態(tài)也能實(shí)時(shí)地回送給上位機(jī)，這就大大方便了用戶，增加了控制系統(tǒng)的靈活性。
　　
　　三、Visual C++5.0下對(duì)變頻器進(jìn)行串行通信控制
　　
　　1、ActiveX控件Microsoft Comm Control 5.0
　　
　　在Windows環(huán)境下，操作系統(tǒng)完全接管了各種硬件資源，不允許用戶直接控制串行口的中斷管理。以往程序員只能通過數(shù)目眾多的API函數(shù)來控制串口。
　　　　VC5.0下提供了1個(gè)ActiveX控件Microsoft Communication Control 5．0，簡(jiǎn)稱MSComm控件。用戶可以在自己的應(yīng)用程序中嵌入MSComm控件，利用它可以方便地進(jìn)行計(jì)算機(jī)串口的通信管理。VC5．0中的ActiveX控件MSComm與VC4．0中的OLE通信控件相比，增加了一些新的功能，其中最為有用的1個(gè)改進(jìn)是將Input(從緩沖區(qū)讀取接收數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)類型從CString改成Variant，同時(shí)新增1個(gè)屬性InputMode，使程序能方便地選擇從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式：字符串格式或2進(jìn)制格式。
　　　　在VC5．0開發(fā)環(huán)境中，選擇Microsoft Communication Control 5．0控件插入程序，則系統(tǒng)自動(dòng)為所插入的控件定義1個(gè)CMSComm類，與其相關(guān)的文件保存在mscomm．h和mscomm．cpp文件中。確認(rèn)以上菜單選擇后，則MSComm控件已嵌入到項(xiàng)目文件中。
　　　　MSComm控件有許多屬性，其中一些重要的屬性如下：
　　　　CommPort：設(shè)置串口號(hào)，類型：short；
　　　　Settings：設(shè)置串口通信參數(shù)，類型：CString；
　　　　PortOpen：設(shè)置或返回通信口的狀態(tài)，類型：BOOL；
　　　　InputMode：設(shè)置從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，類型：long；
　　　　Input：從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，類型：VARIANT；
　　　　Output：向發(fā)送緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，類型：VARIANT；
　　　　InBufferSize：接收緩沖區(qū)的大小，類型：short；
　　　　InBufferCount：接收緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)，類型：short；
　　　　OutBufferSize：發(fā)送緩沖區(qū)的大小，類型：short；
　　　　OutBufferCount：發(fā)送緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)，類型：short；
　　　　InputLen：設(shè)置或返回Input每次讀出的字節(jié)數(shù)，類型：short；
　　　　CommEvent：串口事件，類型：short。
　　　　其中串口號(hào)(CommPort)設(shè)置為1、2等表示COMM1、COMM2。參數(shù)設(shè)置(Settings)的格式為“B，P，D，S”，B表示波特率，P表示奇偶校驗(yàn)(N-無校驗(yàn)，E-偶校驗(yàn)，O-奇校驗(yàn))，D表示字節(jié)有效位數(shù)，S表示停止位數(shù)。串口狀態(tài)(PortOpen)為BOOL變量，TRUE表示打開串口，F(xiàn)ALSE表示關(guān)閉串口。InputMode使程序能方便地選擇從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，設(shè)置為0時(shí)字符串格式，設(shè)置為1時(shí)表示2進(jìn)制格式。InputLen設(shè)置或返回的是用Input從緩沖區(qū)讀字符串時(shí)每次讀出的字符個(gè)數(shù)，這個(gè)性質(zhì)對(duì)于讀出數(shù)據(jù)塊中定長(zhǎng)數(shù)據(jù)串非常有用。
　　　　另外，MSComm控件提供了2種方法來處理串口通信，上面屬性的InBufferCount和OutBufferCount用于串口的查詢方式。對(duì)于較復(fù)雜的通信任務(wù)，可通過SetCommEvent()函數(shù)設(shè)置串口要響應(yīng)的事件，當(dāng)相應(yīng)事件或串口錯(cuò)誤事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)激活OnComm()事件，在OnComm()中添加用戶的處理代碼，則可實(shí)現(xiàn)類似DOS中斷的串口處理程序。
　　
　　2、變頻器串口通信控制檢測(cè)軟件的編制
　　
　　在項(xiàng)目文件嵌入MSComm控件的頭文件mscomm．h及實(shí)現(xiàn)文件mscomm．cpp之后，為了用該控件控制1個(gè)串口進(jìn)行通信操作，還必須在應(yīng)用程序中插入該控件。為此，我們?yōu)槌绦虻哪硞€(gè)對(duì)話框插入MSComm控件，控件ID為IDC＿M(jìn)SCOMM1，并利用Class Wizard為其添加變量CCMSComm m＿Coml，則程序中對(duì)串口的各種操作都可通過變量m＿Coml來實(shí)現(xiàn)。
　　　　MicroMaster變頻器回送的狀態(tài)信息1幀為14B。為此，程序編制上采用事件驅(qū)動(dòng)的通信方式，串口每接收14個(gè)字符便激活1個(gè)OnComm()事件，在OnComm()消息處理函數(shù)中加入相應(yīng)的處理代碼，用來讀取狀態(tài)字ZSW和HIW各位的狀態(tài)參數(shù)，并作出相應(yīng)的處理，如顯示、報(bào)警等。下面簡(jiǎn)要給出用事件驅(qū)動(dòng)方式讀出變頻器回送狀態(tài)字的程序源代碼。設(shè)RS－485卡的口地址為工控PC機(jī)的串口4的地址，波特率為9600b/s。
　　　　串口初始化程序如下：
　　　　m＿Coml．SetCommPort(4)；　//設(shè)置串口4
　　　　if(! m＿Coml．GetPortOpen())
　　　　　　m＿Coml．SetPortOpen(TRUE)；　//打開串口
　　　　m＿Coml．SetSettings(″9600，e，8，1″)；　//串口參數(shù)設(shè)置
　　　　m＿Coml．SetInputMode(1)；　//設(shè)置Binary緩沖輸入方式
　　　　m＿Coml．SetRThreshold(14)；　//每接收1個(gè)字符時(shí)//激發(fā)OnComm()事件
　　　　工控PC機(jī)控制變頻器的參數(shù)通過類ColeVariant的構(gòu)造函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，ColeVariant可以接受各種類型的數(shù)據(jù)(如字符串、整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)等)并自動(dòng)將其轉(zhuǎn)換為符合VARIANT要求的數(shù)據(jù)。程序代碼如下：
　　　　m＿Coml．SetOutput(ColeVariant(″\x02″))；　//發(fā)送起始//字符02H
　　　　m＿Coml．SetOutput(ColeVariant(″\x0C″))； //發(fā)送數(shù)據(jù)//長(zhǎng)度字符0CH
　　　　……　　　　　　//發(fā)送其它的控制參數(shù)
　　　　對(duì)于變頻器回送的狀態(tài)信息則利用Windows的消息處理函數(shù)OnComm()進(jìn)行處理。利用ClassWizard為MSComm控件IDC＿M(jìn)SCOMM1添加消息處理函數(shù)OnOnCommMscomm1()，在OnOnCommMscomm1()中加入處理代碼如下(最后2個(gè)語句為添加的程序代碼，其余代碼由ClassWizard自動(dòng)生成)：
　　　　void CGpsdataDlg：：OnOnCommMscomm1()
　　　　{
　　　　//TODO：Add your control notification handler　//code here
　　　　m＿Coml．SetInputLen(0)；　//讀取串口緩沖區(qū)全//部數(shù)據(jù)
　　　　VARIANT Parameter＝m＿Coml．GetInput()；　//數(shù)據(jù)賦給VARIANT變量
　　　　……　　　//具體程序處理代碼
　　　　}
　　在消息處理函數(shù)OnOnCommMscomm1()中，將變頻器回送的14個(gè)狀態(tài)字每一次全部讀到VARIANT變量Parameter中，然后程序再?gòu)腣ARIANT類型的數(shù)組變量Parameter中分別讀取各狀態(tài)字節(jié)，在屏幕上顯示、判斷并報(bào)警。
　　　　本文利用VC5．0下的ActiveX控件和MicroMaster變頻器RS－485的串行通信功能，實(shí)現(xiàn)了在Windows95環(huán)境下用單臺(tái)工控PC機(jī)控制多臺(tái)變頻器的任務(wù)，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)各變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。整個(gè)控制系統(tǒng)靈活方便，具有很大的實(shí)用性。