1、引言    
    由于變頻器具有優(yōu)良的控制特性以及其高效節能的特點(diǎn)，使得變頻器近幾年在各個(gè)領(lǐng)域被廣泛的采用三菱變頻器 在某些場(chǎng)合，需要用一臺工控機靈活地控制多臺變頻器，以達到控制交流電機的目的三菱變頻器 在油田輸油控制系統中，多臺變頻器的控制問(wèn)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(lái)控制變頻器三菱變頻器 然而使用這種方法造價(jià)高、系統復雜、布線(xiàn)量大、故障率高，因此亟需一種結構簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、可靠性高的系統來(lái)實(shí)現多臺變頻器的控制控制    

      針對這一需要，一些公司（如日本三菱、德國西門(mén)子、日本東芝等）推出了帶有RS-485通信接口的變頻器，使用戶(hù)能方便靈活地選擇變頻器的強大功能，設計各自的工業(yè)控制系統控制 因此，我們可以充分利用廠(chǎng)商提供的工業(yè)總線(xiàn)接口，使控制系統布線(xiàn)簡(jiǎn)潔，穩定可靠控制     

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

     在Windows 9X下開(kāi)發(fā)工控軟件,不僅可以實(shí)現多任務(wù)操作，充分利用硬件資源，而且可以利用Windows 9X下豐富的開(kāi)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(kāi)發(fā)周期短。但在Windows 9X環(huán)境下，系統完全接管了各種硬件資源，不允許用戶(hù)直接對系統硬件進(jìn)行控制。如何在Windows 9X/NT環(huán)境下開(kāi)發(fā)微機的底層資源,已成為當今工控業(yè)的一個(gè)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(guò)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(gè)變頻器的串行通信, 成功地實(shí)現了用單臺工控PC機對多臺交流異步電機的靈活控制，從而在Windows9X環(huán)境下如何實(shí)現串行通信的問(wèn)題上作了有益的嘗試。    

2 、油田輸油控制系統的簡(jiǎn)介    

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

      油田輸油控制系統主要有以下幾部分構成，圖1所示：    

      1. 中央控制器,主要一臺工控計算機及其通信模塊構成，它主要負責發(fā)送控制指令及控制參數，并根據現場(chǎng)返回的工況數據調整控制參數;    

      2. 監控信號和管道反饋信號由RS—485總線(xiàn)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、管道傳感器等構成；   

      控制系統的通信原理    

      根據油田輸油控制系統的要求,我們給出了通信原理框圖（圖2），這里只重點(diǎn)突出工控PC機與變頻器RS—485的接口部分。RS—485的驅動(dòng)器可帶32個(gè)接收器,在波特率為100Ｋbit/s時(shí),通信距離可達到1200ｍ; 通信距離為15ｍ時(shí),波特率可達10Ｍbit/s。在工業(yè)現場(chǎng)，RS-485是應用較多的一種通信方式。    

      圖2 中工控PC機通過(guò)RS-232C—RS-485轉換器與多個(gè)變頻器相連接,最多可達到32臺。每個(gè)變頻器被賦予各自的地址碼用以識別身份,這樣,上位機便能通過(guò)RS-485通信線(xiàn),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(guò)對油田輸油控制系統的結構設計，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位數據位可選；1位奇偶校驗可選；1或2位停止位可選。其通信協(xié)議的數據格式有十種，分別為：   A，A’，B，C，D，E，E’，F，G，H；    

    下面以格式A為例簡(jiǎn)要說(shuō)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、運行參數的寫(xiě)入和復位變頻器，其結構如下：  

      *1 ENQ——表示控制代碼，它有以下幾種：(括號內為ASCII碼)      STX (H02) 正文數據開(kāi)始；ETX (H03) 正文數據結束；ENQ (H05) 通信請求；     ACK (H06) 應答無(wú)數據錯誤；LF (H0A) 換行；CR (H0D) 回車(chē)；     NAK (H15) 應答發(fā)現數據錯誤；    

      *2變頻器站號——可用十六進(jìn)制數在H00和H1F（站號0 至31 ）間設定；    

      *3指令代碼——由計算機發(fā)給變頻器，指明程序要求（如：監視、運行等）；    

      *4等待時(shí)間——規定變頻器收到從計算機來(lái)的數據和傳輸應答數據之間的等待時(shí)間。根據計算機的響應時(shí)間在0和150ms之間設定，最小設定單位10ms。    

      *5數據——表示計算機與變頻器之間傳輸的數據，如：頻率、參數等；    

      *6總合校驗——由被校驗的ASCII碼數據的總和（二進(jìn)制）的最低一個(gè)字節表示的2個(gè)ASCII數字（十六進(jìn)制）。    

      *7表示CR（回車(chē)）、LF（換行）代碼。    

      與格式A相對應的數據格式有C和D；若用戶(hù)程序通信請求以格式A發(fā)送到變頻器的數據被變頻器接受，則變頻器以格式C形式的數據返回給計算機；若變頻器發(fā)現計算機發(fā)送的數據有誤，則變頻器以格式D形式的數據返回給計算機。   

      數據格式C和D分別如下：

     其他的數據格式的功能如下：格式A’ 用于運行指令的寫(xiě)入，其對應的應答數據格式為格式C和格式D；格式 B用于監視變頻器的運行參數（頻率、電壓、電流、轉速）及讀出變頻器的系統參數，其對應的應答數據格式為E、E’、F、G、H。        

      一般情況下，變頻器通過(guò)操作面板（PU）來(lái)設置變頻器參數，一旦參數設定好了，就不能改變，這樣很難通過(guò)現場(chǎng)信號進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。通過(guò)以上對變頻器通信協(xié)議的分析，考慮用軟件來(lái)實(shí)現工控機與變頻器的串行通信，利用軟件可以靈活的實(shí)現系統所需的各種功能而不必改動(dòng)現場(chǎng)的硬件電路，而且RS-485通信線(xiàn)最多能同時(shí)控制32臺變頻器，同時(shí)，各變頻器的運行狀態(tài)也能實(shí)時(shí)地回送給上位機。    

5 控制系統通信控制軟件設計    

      5.1串口通信程序設計方法   

      基于對系統結構和變頻器串口通信協(xié)議的分析，必須對工控計算機的串行口進(jìn)行編程。在DOS的操作系統下，計算機所有的硬件對編程人員是透明的，因此比較容易進(jìn)行內存管理和硬件中斷管理，所以程序的響應速度快。但是，DOS是單任務(wù)操作系統，對硬件資源浪費嚴重，并且在進(jìn)行圖形界面編程時(shí)其難度和任務(wù)量都遠遠超過(guò)了對硬件部分的編程。因此我們采用Windows 9X操作系統和基于此平臺的開(kāi)發(fā)軟件來(lái)編寫(xiě)控制系統軟件。    

      在Windows 9X環(huán)境下，操作系統完全接管了各種硬件資源, 不允許用戶(hù)程序直接讀寫(xiě)硬件端口和進(jìn)行中斷管理。所以早期的程序員只能通過(guò)數目眾多的ＡＰＩ函數來(lái)控制端口，使用起來(lái)很不方便。    

      本系統利用VB6.0下提供了一個(gè)ActiveX控件（Microsoft Communication控件, 簡(jiǎn)稱(chēng)MSComm 控件）來(lái)實(shí)現串行口的通信設計。通過(guò)在應用程序中嵌入MSComm控件的方式，進(jìn)行計算機串口的通信管理，下面簡(jiǎn)要介紹一下MSComm控件的功能：    

       MSComm 6.0控件可以實(shí)現數據緩沖區的管理，Input （從緩沖區讀取接收數據）的數據類(lèi)型為Variant，從緩沖區讀取數據的格式為字符串格式（Text）或二進(jìn)制格式（Binary）。    

      MSComm控件提供的具體功能如表1：  

      其中串口號(CommPort)設置為1、2 … n等表示COM1、COM2 … COMn。參數設置(Settings)的格式為“BBBB，P，D，S”,BBBB表示波特率，Ｐ表示奇偶校驗(Ｎ：無(wú)校驗,Ｅ：偶校驗,Ｏ：奇校驗)，Ｄ表示字節有效位數,Ｓ表示停止位數。串口狀態(tài)(PortOpen)為BOOL變量,TRUE表示打開(kāi)串口，FALSE表示關(guān)閉串口。InputMode使程序能方便地選擇從緩沖區讀取數據的格式，設置為0時(shí)，為字符串格式(Text)，設置為1時(shí)，為二進(jìn)制格式(Binary)。InputLen設置或返回的是用Input從緩沖區讀字符串時(shí)每次讀出的字符個(gè)數,這個(gè)性質(zhì)對于讀出數據塊中定長(cháng)數據串非常有用。    

      InBufferCount和OutBufferCount用于串口的查詢(xún)方式。對于較復雜的通信任務(wù),可通過(guò)Com9Xvent處理串口的事件，當相應事件或串口錯誤事件發(fā)生時(shí),系統會(huì )激活OnComm事件,在OnComm中添加用戶(hù)的處理代碼,則可實(shí)現類(lèi)似DOS中斷的串口處理程序。    

      5.2變頻器串口通信軟件結構    

      為了用該控件控制一個(gè)串口進(jìn)行通信操作，還必須在應用程序中插入該控件。為此，將MSComm控件插入到程序的某個(gè)對話(huà)框，并為這個(gè)控件對象命名為MSComm1，則程序中對串口的各種操作都可通過(guò)對象MSComm1來(lái)實(shí)現。    

      下面是串口控制子程序的流程圖：    

6　結束語(yǔ)    

      本文利用Win9X下的ActiveX控件和三菱變頻器RS-485的串行通信功能，成功實(shí)現了在Win9X環(huán)境下單臺IPC機對多臺三菱變頻器的控制，并能實(shí)時(shí)檢測各變頻器的運行狀態(tài)。整個(gè)控制系統靈活方便，具有很大的實(shí)用性。本文在Win9X下多臺變頻器控制的設計方案及軟件實(shí)現為此類(lèi)問(wèn)題的解決作了很好的嘗試與探索。與DOS方式的控制相比，具有開(kāi)發(fā)周期短、充分利用硬件資源、軟件界面美觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)。但由于Win9X是多任務(wù)分時(shí)操作系統，所以該系統不能做到強實(shí)時(shí)控制，這是今后有待改進(jìn)的地方。