永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的串行通信實(shí)現(xiàn)

在開發(fā)一套以DSP為核心的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，需要及時(shí)觀察驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的各個(gè)變量，同時(shí)還要對(duì)一些程序進(jìn)行控制，修改特定參數(shù)。DSP在實(shí)際運(yùn)行中不能用外接的端口進(jìn)行控制，需要用DSP自帶的串行通信模塊來解決這一問題。通過一臺(tái)上位計(jì)算機(jī)和以DSP為核心的電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)，Pc機(jī)通過串口來改變DSP程序中轉(zhuǎn)矩、磁鏈給定，以及調(diào)節(jié)PI參數(shù)等，電機(jī)控制系統(tǒng)完成對(duì)電機(jī)的控制，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到Pc機(jī)中進(jìn)行分析、處理、顯示和存儲(chǔ)。本文以DSP控制永磁同步電機(jī)為例，介紹在整個(gè)控制系統(tǒng)中串行通信的實(shí)現(xiàn)。

　　1 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)

　　永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法，這是19世紀(jì)80年代提出的交流電機(jī)高性能控制策略。本控制系統(tǒng)是一個(gè)速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用電壓、電流傳感器檢測直流母線電壓Vdc。及定子二相電流i 和i ，通過坐標(biāo)變換將定子三相坐標(biāo)系中的電壓、電流變量轉(zhuǎn)換為α-β靜止定子坐標(biāo)系中的二相分量。將由磁鏈及轉(zhuǎn)矩觀測器得到的定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩實(shí)際值作為反饋量，與磁鏈、轉(zhuǎn)矩給定值進(jìn)行比較，所得到的誤差信號(hào)通過磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的滯環(huán)控制單元后，獲得0、1控制信號(hào)，再綜合考慮當(dāng)前定子磁鏈所在的區(qū)域，選擇適當(dāng)?shù)碾妷嚎諉柺噶靠刂贫ㄗ哟沛湹男D(zhuǎn)速度及方向，即可直接快速地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。

　　如果試驗(yàn)人員能夠及時(shí)地觀測并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩、磁鏈、電壓、電流等控制參數(shù)，將會(huì)極大地提高電機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。

　　2 串行通信的實(shí)現(xiàn)

　　PC機(jī)與DSP串行通信的實(shí)現(xiàn)包括三個(gè)部分，即硬件設(shè)計(jì)、上位機(jī)程序設(shè)計(jì)、下位機(jī)程序設(shè)計(jì)。

　　2.1 串行通信硬件設(shè)計(jì)

　　從本試驗(yàn)平臺(tái)實(shí)際需要考慮，采用RS-232實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與DSP的數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)在RS。232的通信端口是每臺(tái)計(jì)算機(jī)上的必要配置，通常含有COM1和 COM2兩個(gè)端口，所以能很方便地把上位機(jī)與下位機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)測和控制。圖2是TMS320LF2407串行通信接1：1電路 [1]。該電路采用了符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片MAX232進(jìn)行串行通信。MAX232芯片功耗低，集成度高，+5 V供電，具有2個(gè)接收和發(fā)送通道。由于TMS320LF2407采用+3.3 V供電，需要將5 V的1tI1L電平變換為3.3 V高電平，整個(gè)接口電路簡單，可靠性高。

　　2.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

　　Delphi是一種面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ撸瑩碛泄δ軓?qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境和速度極快的編譯器，兼具Visual C++的強(qiáng)大功能和VB易學(xué)易用的特點(diǎn)。通過安裝MSComm控件，可在Delphi環(huán)境下方便地實(shí)現(xiàn)串行通信[2]。MSComm提供了兩種處理通信問題的方法：一種是事件驅(qū)動(dòng)法，一種是查詢法。本系統(tǒng)選用事件驅(qū)動(dòng)法，該方法程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。只要了解使用MSComm的屬性及事件的用法就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的操作。

　　其主要屬性有 ：

　　(1)eommport屬性，用于設(shè)置并返回連接的串行端口號(hào);

　　(2)settings屬性，以字符形式設(shè)置并返回串口的波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù);

　　(3)po～open屬性，用于設(shè)置或返回通信連接端口的狀態(tài);

　　(4)input屬性，用于從輸入緩沖區(qū)返回并刪除字符;

　　(5)output屬性，用于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入傳輸緩沖區(qū);

　　(6)inputlen屬性，用于指定由串行端I：I讀入的字符串長度或字節(jié)數(shù);

　　(7)handshaking屬性，用于指定通信雙方的握手協(xié)議;

　　(8)rthreshold屬性，用于設(shè)置或返回引發(fā)接收事件的字節(jié)數(shù);

　　(9)sthreshold屬性，用于設(shè)置并返回傳輸緩沖區(qū)中允許的最小字符數(shù);

　　(10)commevent屬性，在通信錯(cuò)誤或事件發(fā)生時(shí)都會(huì)產(chǎn)生oncomm事件;

　　(11)inbufercount屬性，用于接收緩沖區(qū)中的字符數(shù);

　　(12)inputmode屬性，用于設(shè)置或返回input屬性取回?cái)?shù)據(jù)的類型。

　　程序設(shè)計(jì)中首先要對(duì)MSComm進(jìn)行初始化，可以雙擊MSComm控件設(shè)置，也可以在程序中修改。

　　本系統(tǒng)根據(jù)需要自行設(shè)計(jì)了通信協(xié)議。

　　(1)幀分為兩類，即控制幀和數(shù)據(jù)幀?？刂茙瑸樯衔粰C(jī)發(fā)出的控制命令，數(shù)據(jù)幀為上、下位機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

　　(2)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)通信中的控制幀，格式都是一個(gè)字節(jié)，定義如下：AA為下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);AB為下位機(jī)接收數(shù)據(jù);AC為下位機(jī)停止發(fā)送

　　(3)數(shù)據(jù)幀為兩個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)范圍是0～65535，滿足了數(shù)據(jù)要求。

　　例如，把電機(jī)磁鏈設(shè)置為200，該通信命令由4個(gè)字節(jié)組成，數(shù)據(jù)格式為AB0400C8。其中：AB為控制幀，04代表磁鏈，00C8為數(shù)據(jù)幀。每個(gè)字節(jié)包含1個(gè)起始位、1個(gè)停止位、8個(gè)數(shù)據(jù)位，這些都是隱藏在底層程序中的，在實(shí)際應(yīng)用中用戶只需在通信界面上設(shè)置磁鏈值200，然后單擊“n發(fā)送”按鈕即可實(shí)現(xiàn)該命令。圖3為PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖。