摘要：本文介紹了一種基于VB的計算機串口通信，實現(xiàn)上位機對臺達(dá)變頻器的通訊及對變頻器實時監(jiān)控的功能。
關(guān)鍵詞： 串行通信 變頻器 VB
一、 引言
在能源日益緊張的今天，變頻器作為交流調(diào)速的一種主要手段，以其很強的可靠性和抗干擾能力在工業(yè)生產(chǎn)中取得了越來越廣泛的應(yīng)用，其自身所帶的控制面板雖具有簡單、高效的特點，但卻過于專業(yè)化、操作不夠方便、直觀性能差以及僅能實現(xiàn)單機控制等缺點。通常使用上位機、PLC、變頻器構(gòu)成一套監(jiān)控系統(tǒng)，PLC作為橋梁把變頻器與上位機聯(lián)系起來，向下控制變頻器，向上實現(xiàn)與上位機的數(shù)據(jù)交換。VFD－L型變頻器是臺達(dá)公司推出的一款新產(chǎn)品，提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)RS－485通信接口和內(nèi)置協(xié)議，為計算機監(jiān)控管理提供了方便。本文將臺達(dá)VFD－L型變頻器直接與上位機相連，省去了PLC，降低了成本，便于實現(xiàn)分布式控制。通過VB的人機界面實現(xiàn)對變頻器的分布式網(wǎng)絡(luò)控制，應(yīng)用RS－485總線結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對多達(dá)32臺變頻器的控制。系統(tǒng)組成示意圖如下：
二、通信協(xié)議
VFD－L型交流馬達(dá)驅(qū)動器支持Modbus通信協(xié)議，該協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。
變頻器具有RS－485通信接口接線端子為“SG＋”和“SG－”，定義如下：
SG＋：信號正端，連接轉(zhuǎn)換接口的RS－485口引腳“3”
SG－：信號負(fù)端，連接轉(zhuǎn)換接口的RS－485口引腳“8”
對變頻器進(jìn)行串口通信時，必須預(yù)先設(shè)置好變頻器的功能參數(shù)。設(shè)置如下所示：
F2－00 d4 由RS－485通信界面輸入
F2－01 d3 由RS－485通信界面操作，鍵盤STOP鍵有效
F9－00 dn 通信地址為n，根據(jù)變頻器的站號設(shè)置n為1，2，3 ……要與上位機一致
F9－01 d1 波特率為9600位/秒
F9－04 d1 ASCII mode 7，E，1
Modbus協(xié)議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式，用戶根據(jù)需要選擇模式，包括串口通信參數(shù)，在配置每個控制器時，一個Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的傳輸模式和串口參數(shù)。本設(shè)計采用ASCII模式，在消息中的每個8Bit字節(jié)都作為兩個ASCII字符發(fā)送，這種方式的主要優(yōu)點是字符發(fā)送的時間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯誤。消息幀格式如下表所示:
例如發(fā)送的字符串為：
：01 06 2000 0012 B7
：為起始位
01為變頻器站地址
06為功能碼，表示寫入字符至變頻器
2000為寫入地址
0012為命令碼，在此表示正轉(zhuǎn)啟動
B7為校驗位
結(jié)束符為回車換行
三、接口轉(zhuǎn)換
一般常用的PC機都有RS－232串行通信接口，但很少有RS－485串口（工控機除外）。為了與變頻器通信，可以添加RS－485串口模塊，但成本相對較高。為此，我們采用RS－232/ RS－485接口轉(zhuǎn)換器。
本設(shè)計中采用西門子公司的 RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器。一端可以直接插在計算機COM口上，另一端提供一個半雙工的RS－485接口，直接連接變頻器的接線端子。但是這種轉(zhuǎn)換器多為有源轉(zhuǎn)換電路，而變頻器的RS－485接口不提供電源，所以需要外接24V直流電源。如下圖：
這種RS－485控制對用戶是完全透明的，為RS－232串口編寫的程序可以直接用在這里，不必修改，使用非常方便。
四、通信程序開發(fā)
變頻器通信驅(qū)動軟件VB的通信控件MSCOMM，它是WINDOWS串行通信編程的ACTIVEX控件。常用的屬性為：
COMMPORT:通信端口號
INBUFFERCOUNT:輸入緩沖區(qū)
OUTBUFFERCOUNT:輸出緩沖區(qū)
PORTOPEN:端口開放和關(guān)閉
SETTINGS:設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶性
編程時首先要對通信控件MSCOMM的屬性進(jìn)行初始化，為了與變頻器通信協(xié)議格式一致，要把VB通信控件MSCOMM的SETTINGS屬性設(shè)置為“9600，7，E，1”。人機界面如下圖：
根據(jù)實際需要，我們還可以增加其它監(jiān)控界面的內(nèi)容。
發(fā)送程序采用事件驅(qū)動的方式，利用 MSComm 控件的 OnComm 事件捕獲并處理這些通訊事件。部分程序如下：
OnComm 事件
Private Sub MSComm1_OnComm()
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive ‘接收事件
News = MSComm1.Input ‘接收內(nèi)容
Case comEvSend‘發(fā)送事件
MSComm1.Output = News ‘發(fā)送內(nèi)容
End Select
End Sub
變頻器序號的選擇，把要監(jiān)控的變頻器的站號輸入到第二個文本框，范圍為1－32。
Private Sub Text2_Change()
MSComm1.CommPort = Val(Text2.Text) ‘設(shè)置變頻器站號
End Sub
要監(jiān)控某站變頻器輸出狀態(tài)時，在第二個文本框輸入被監(jiān)控的站號，要先發(fā)送一表示讀取的指令字符串，再按“接收”按鈕，輸出狀態(tài)的指令碼會顯示在第一個文本框。
Private Sub Receive_Click()
Text1.text = News ‘顯示接收頻率
End Sub
要改變變頻器頻率時，把要求頻率寫入第一個文本框并按“發(fā)送”按鈕。
Private Sub Send_Click()
News = Text1.text ‘待發(fā)送頻率
End Sub
正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止發(fā)送的指令字符串分別為“：0n0620000012C7”、“：0n 0620000022C7”和“：0n0620000001D8”，n為被監(jiān)控變頻器的站號，值為1，2……32。
通信試驗：用接口轉(zhuǎn)換器連接好變頻器與上位機，按照要求設(shè)置變頻器參數(shù)，啟動VB通信程序運行，在文本框輸入變頻器的站號及頻率，按“發(fā)送”，“正轉(zhuǎn)”，“反轉(zhuǎn)”及“停止”按鈕，查看變頻器控制面板的顯示和輸出狀態(tài)。選擇變頻器的站號，按“接收”按鈕，監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)。經(jīng)驗證，VB的界面顯示與變頻器的輸出狀態(tài)是一致的，所以本設(shè)計是可行的。
五、結(jié)束語
本文介紹了變頻器與上位機通信連接及程序的開發(fā)，根據(jù)需要可以利用VB強大功能使變頻器按任意曲線輸出，實現(xiàn)對多個變頻器的分布式控制，解決了現(xiàn)場操作控制面板的不方便的問題，利用人機界面實現(xiàn)對變頻器的監(jiān)控管理。本設(shè)計可以廣泛應(yīng)用于機電一體化及自動控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)中，通過上位機實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)控。
