基于VC環(huán)境的變頻器聯(lián)網(wǎng)控制
摘要：變頻器是工業(yè)自動化系統(tǒng)中的基本拖動設(shè)備。當(dāng)應(yīng)用環(huán)境非常惡劣，不適合于人在現(xiàn)場對變頻器直接進(jìn)行控制時就需要對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。主要介紹了如何用VC編寫控制軟件對變頻器進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制。
關(guān)鍵詞：變頻器；控制軟件；聯(lián)網(wǎng)控制
0 引言
變頻器是工業(yè)自動化系統(tǒng)中的基本拖動設(shè)備，通常用于控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。如果變頻器的工作現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，不適合于人在現(xiàn)場對變頻器進(jìn)行控制，那么就需要對變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程的聯(lián)網(wǎng)控制。
1 基本組成
將變頻器的RS485串口通過RS232/485轉(zhuǎn)換器連接到計算機(jī)的串口組成網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由三部分組成。
第一部分是變頻器的網(wǎng)絡(luò)功能部分，包括硬件和軟件兩部分。硬件部分是變頻器控制板上CPU的串口經(jīng)過RS485轉(zhuǎn)換芯片（如MAX485）對外形成的一個RS485接口，通過這個接口可以將變頻器接進(jìn)控制網(wǎng)絡(luò)。軟件部分是變頻器的通信程序。通過這個通信程序可使變頻器在接收到計算機(jī)的下達(dá)指令后，根據(jù)指令做出相應(yīng)的應(yīng)答和動作。變頻器上的通信程序主要包括串口初始化程序、命令讀取和發(fā)送程序、命令判斷程序及命令集。
第二部分是計算機(jī)控制程序。這個程序有人機(jī)對話功能，對變頻器的狀態(tài)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，對變頻器的參數(shù)能進(jìn)行修改?？傊嗽诂F(xiàn)場可以對變頻器進(jìn)行的操作在這個控制軟件上都應(yīng)該可以實現(xiàn)。
第三部分是通信協(xié)議。這是計算機(jī)與變頻器之間進(jìn)行通信的依據(jù)。變頻器的通信軟件和計算機(jī)的控制軟件都是按照這個通信協(xié)議所規(guī)定的信息格式進(jìn)行編寫的。
由這三部分構(gòu)成的變頻器遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)就可以完成所希望的變頻器遠(yuǎn)程控制功能。變頻器遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖如圖1所示。
圖1 變頻器遠(yuǎn)程控制網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖
2 在VC環(huán)境下編寫計算機(jī)控制軟件
用VC編寫的計算機(jī)控制軟件的主界面選用單文本界面，并且?guī)indows瀏覽窗口，界面的基類選用CFormView類。主界面顯示了所控制的網(wǎng)絡(luò)中變頻器的構(gòu)成及地址。各個變頻器的詳細(xì)信息顯示選用了CpropertyPage類作對話框。CpropertyPage類是從Cobjec類一路繼承發(fā)展而來，可以被看作是標(biāo)簽對話框。控制軟件為各個變頻器顯示了兩個方面的詳細(xì)信息：一個是變頻器的功能碼信息，另一個是變頻器的遠(yuǎn)程控制和當(dāng)前狀態(tài)。這兩方面信息的顯示每個都是用CpropertyPage類對話框。對于變頻器的功能碼顯示，由于變頻器的功能碼由很多組構(gòu)成，而且顯示要求分組進(jìn)行，所以應(yīng)用Tab控件來進(jìn)行分組選擇切換。對于變頻器的遠(yuǎn)程控制和當(dāng)前狀態(tài)界面我們調(diào)用了一些Text、Edit和Button控件。這些控件通過消息〔如BN_CLICKED,UpdateData(TRUE)等信息〕與相應(yīng)的子程序相關(guān)聯(lián)。一旦我們對變頻器進(jìn)行控制動作或程序收到變頻器的反饋信息，界面就會有相應(yīng)的變化。整個控制軟件的程序流程如圖2所示。
圖2 控制軟件程序流程圖
從流程圖上可以看出控制軟件要求能不斷地得到聯(lián)網(wǎng)變頻器的狀態(tài)，這就要求控制軟件不停地下發(fā)變頻器的狀態(tài)查詢指令。這個功能通過在程序里設(shè)定了一個計時器SetTimer(1,10000,NULL)完成。定時器使控制軟件每10s對變頻器進(jìn)行一次狀態(tài)查詢，檢查變頻器是否在線。如果在線就會反映這個變頻器當(dāng)前的各種狀態(tài)，如果不在線會有相應(yīng)的提示信息顯示。計算機(jī)與變頻器組網(wǎng)時軟件的主界面圖如圖3所示。
圖3 控制軟件的主界面圖
控制軟件界面上顯示的網(wǎng)絡(luò)信息和各個變頻器的參數(shù)信息都要配合相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫才能完成。而對于網(wǎng)絡(luò)中各個變頻器狀態(tài)信息的獲得則要通過計算機(jī)串口上傳至現(xiàn)場的變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)實現(xiàn)。下面就分別介紹控制軟件是如何對數(shù)據(jù)庫和計算機(jī)串口進(jìn)行操作的。 [!--empirenews.page--]
3 應(yīng)用DAO技術(shù)操作數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代計算機(jī)應(yīng)用的一個重要組成部分，是人們有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、共享和處理的工具。有兩種主要的數(shù)據(jù)庫類型，即平面數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫。簡而言之,平面數(shù)據(jù)庫是一組記錄的集合,數(shù)據(jù)庫中的每一個記錄都是由字段構(gòu)成的，第一個字段則包含了與本條記錄相關(guān)的特定信息。
而關(guān)系數(shù)據(jù)庫就像是由若干個平面數(shù)據(jù)庫連接在一起形成的。采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫能夠建立一個記錄集合與另一個記錄集合之間的關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,每一個記錄集合稱為一張表,表之間的連接是通過關(guān)鍵字實現(xiàn)的,關(guān)鍵字用來確定一條記錄的值。
這個控制軟件的數(shù)據(jù)庫使用的是平面數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中存儲了變頻器網(wǎng)絡(luò)的信息和網(wǎng)絡(luò)中各個變頻器的參數(shù)。數(shù)據(jù)庫用Access建立，應(yīng)用DAO作為數(shù)據(jù)庫的訪問接口。Microsoft Jet為像Access和Visual Basic這樣的產(chǎn)品提供了數(shù)據(jù)引擎。DAO是使用Microsoft Jet數(shù)據(jù)庫引擎來訪問數(shù)據(jù)庫的。VisualC＋＋6.0提供了對DAO的封裝，MFCDAO類封裝了DAO的大部分功能，從而使VC程序可以使用MFCDAO類方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問。
下面具體敘述是如何利用數(shù)據(jù)庫完成軟件的網(wǎng)絡(luò)控制功能。首先用Access建立變頻器網(wǎng)絡(luò)的信息表，然后程序中建立一個基類為CdaoRecordset（DAO中封裝的一個類）的類Cdata，該類與數(shù)據(jù)庫中的變頻器網(wǎng)絡(luò)信息表相聯(lián)系。當(dāng)要在網(wǎng)絡(luò)中添加一個變頻器時，不僅要在變頻器網(wǎng)絡(luò)信息表上進(jìn)行添加數(shù)據(jù)操作，還要在數(shù)據(jù)庫中添加一個關(guān)于該變頻器功能碼的新表。對變頻器網(wǎng)絡(luò)信息表的添加操作用了一個CdaoRecordset類數(shù)據(jù)庫指針m_leftptr。CdaoRecordset類是對DAO記錄集對象的封裝，代表從數(shù)據(jù)源中選擇的一種記錄，管理數(shù)據(jù)庫中表里記錄的操作。而要在數(shù)據(jù)庫中添加一個新增變頻器功能碼的新表，需要設(shè)定一個CdaoDatabase類的變量。CdaoDatabase類是對DAO數(shù)據(jù)庫對象的封裝，它代表了一個數(shù)據(jù)庫連接，管理數(shù)據(jù)庫的操作和數(shù)據(jù)庫中表的操作。下面是網(wǎng)絡(luò)中添加一個變頻器時對數(shù)據(jù)庫的操作程序。
CComzDoc＊pDoc=(CComzDoc＊)GetDocument();
m_leftptr=＆pDoc－>m_Docptr;
CAddNodeDlgm_addnode;
if(m_addnode.DoModal()==IDOK)
{
m_leftptr－>Open();
m_leftptr－>AddNew();
m_leftptr－>m_NodeAddress=
m_addnode.m_adddress;
m_leftptr－>m_NodeName=
m_addnode.m_addnodename;
m_leftptr－>m_NodeOrderCalled=
m_addnode.m_comturn;
m_leftptr－>Update();
m_leftptr－>Close();
CDaoDatabasem_pDatabase;
m_pDatabase.Open("ConverterPc
97.mdb");
CDaoTableDeftable(＆m_pDatabase);
table.Create(m_addnode.m_addnodename);
table.CreateField("AutoIndex",dbInteger,2);
table.CreateField("ParaGroup",dbText,10);
table.CreateField("ParaNo",dbInteger,2);
table.CreateField("ParaName",dbText,100);
table.CreateField("ParaDefaultVal",dbInteger,2);
table.CreateField("ParaCoefficient",dbInteger,2);
table.CreateField("ParaDW",dbText,10);
table.CreateField("ParaModif",dbInteger,2);
table.CreateField("ParaMemo",dbText,255);
table.Append();
m_pDatabase.Close();
}
添加完成后，該變頻器如果在線就完成初始化數(shù)據(jù)庫命令，初始化變頻器的功能碼。在軟件上顯示變頻器功能碼數(shù)據(jù)庫如圖4所示。
圖4 變頻器功能碼
對控制軟件的數(shù)據(jù)庫中表的刪除及表中記錄的刪除和更新操作所采用的DAO類是一樣的，只是使用的指令不同，這里就不再贅述。變頻器功能碼表中的具體數(shù)據(jù)，要通過串口通信從相應(yīng)的變頻器中獲得，這就要用到VC對計算機(jī)串口編程。 [!--empirenews.page--]
4 計算機(jī)串口通訊編程
對于VC的計算機(jī)串口通信編程可以用多種方法實現(xiàn)。MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，因此，可在編寫計算機(jī)串口通信程序時使用MSComm控件。MSComm控件使用時比較方便，只要完成簡單的串口初始化設(shè)置，然后調(diào)用相應(yīng)的讀寫函數(shù)即可完成計算機(jī)串口通信操作。但是，使用MSComm控件在設(shè)置通信參數(shù)時是成批進(jìn)行的，即數(shù)據(jù)傳輸速率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位數(shù)和停止位數(shù)是作為一個參數(shù)進(jìn)行設(shè)置的。這樣使通信參數(shù)的設(shè)置和修改不太靈活自如，因此，不采用MSComm控件進(jìn)行串行通信編程。利用Windows通信API函數(shù)進(jìn)行串口通信編程可以非常靈活地進(jìn)行串口參數(shù)的配置，但編程非常復(fù)雜，專業(yè)化程度較高，因此也沒有采用。利用VC的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)inp，inpw，inpd，outp，outpw，outpd等直接對串口進(jìn)行操作編程需要對硬件電路的結(jié)構(gòu)原理非常了解，但這里并不需要對計算機(jī)的串口電路非常了解，因此同樣沒有采用。最終程序中應(yīng)用的是第三方編寫的串行通信Cserial類。下面對CSerial類進(jìn)行解釋。
CSerial::CSerial是類構(gòu)造函數(shù)，不帶參數(shù)，負(fù)責(zé)初始化所有類成員變量。
CSerial::Open是打開通信端口的成員函數(shù)，帶兩個參數(shù)，一個是串行端口號，另一個是波特率。
CSerial::Close是關(guān)閉通信端口的成員函數(shù)。類析構(gòu)函數(shù)調(diào)用這個函數(shù)，因此可不用顯式調(diào)用這個函數(shù)。
CSerial::SendData函數(shù)把數(shù)據(jù)從一個緩沖區(qū)寫到串行端口。它所帶的第一個參數(shù)是緩沖區(qū)指針，其中包含要被發(fā)送的資料。這個函數(shù)返回一些到端口的實際字節(jié)數(shù)。
CSerial::ReadDataWaiting函數(shù)返回等待在通信端口緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，不帶參數(shù)。
CSerial::ReadData函數(shù)從端口接收緩沖區(qū)讀入數(shù)據(jù)。第一個參數(shù)是緩沖區(qū)指針，第二個參數(shù)是個整數(shù)值，給出緩沖區(qū)的大小。
將CSerial.cpp和CSerial.h添加入源程序，在串口通信程序部分調(diào)用CSerial類的函數(shù)，可以很方便地完成通信功能。下面是在程序中用CSerial類編寫通信程序，完成的功能是按既定的通信協(xié)議向變頻器網(wǎng)絡(luò)下傳查詢指令，并接收從站返回的信息。如果連發(fā)三次都沒有接收到變頻器的應(yīng)答信息就顯示變頻器為離線狀態(tài)。
CSerialSerial;
inti;
CStringm_mes;
Unsignedcharsend[14]={0x02,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x77,0x80,0x00,0x00,0x00};
for(i=1;i<=m_slname;i＋＋)
{
send[2]=i;
unsignedcharu=send[0];
for(intl=1;l<13;l＋＋)
{
u=u^send[l];
}
send[13]=u;
showaf=send[10];
if(Serial.Open(m_port,m_baudrate))
{
Serial.SendData(send,14);
}
Sleep(200);
if(Serial.ReadDataWaiting())
{
Serial.ReadData(recieve,14);
}
else
{
Serial.SendData(send,14);
Sleep(200);
if(Serial.ReadDataWaiting())
{
Serial.ReadData(recieve,14);
}
else
{
Serial.SendData(send,14);
Sleep(200);
if(Serial.ReadDataWaiting())
{
Serial.ReadData(recieve,14);
}
else
{
m_mes.Format("％disoffline",i);
m_recc.InsertString(－1,m_mes);
}
}
}
在與變頻器的通信中要求計算機(jī)的串口號和通信速率是可變的。Open函數(shù)的兩個參數(shù)就是計算機(jī)的串口號和通信速率，在調(diào)用該函數(shù)初始化串口時，將這兩個參數(shù)按所希望的數(shù)賦值就可以正常通信了。如果要修改這兩個參數(shù)，只要將修改值賦給這兩個參數(shù)的變量，再調(diào)用一次Open函數(shù)從新初始化計算機(jī)串口即可。在Open函數(shù)中僅初始化了串口號、通信速率和8位數(shù)據(jù)位這三個參數(shù)，其它參數(shù)采用上一次串口初始化形成的參數(shù)數(shù)據(jù)。但是，在通信中還要求傳送的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)據(jù)、偶校驗和有1位停止位，這就要求對Open函數(shù)進(jìn)行修改。對Open函數(shù)的修改主要是對其中設(shè)備控制快（DCB）的修改。只要將舊的DCB結(jié)構(gòu)改寫為以下結(jié)構(gòu)即可。
GetCommState(m_hIDComDev,＆dcb);
dcb.BaudRate=nBaud;
dcb.ByteSize=8;
dcb.fParity=1;
dcb.fBinary=1;
dcb.Parity=EVENPARITY;
dcb.StopBits=ONESTOPBIT;
經(jīng)過上述修改后，用Open函數(shù)初始化的串口就符合傳送二進(jìn)制數(shù)、偶校驗、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位和波特率及端口可變的要求，計算機(jī)可以和變頻器進(jìn)行正常的通信了。
5 組網(wǎng)實驗
遠(yuǎn)程控制軟件完成后進(jìn)行組網(wǎng)實驗。網(wǎng)絡(luò)上用一臺計算機(jī)連接兩臺變頻器，對其中一臺變頻器執(zhí)行正轉(zhuǎn)起動到30Hz的控制命令，軟件控制界面顯示如圖5所示。
圖5 變頻器器起動控制界面
6 結(jié)語
本文主要介紹了實現(xiàn)變頻器遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制的計算機(jī)控制軟件如何編寫。從軟件的功能框架，數(shù)據(jù)庫的操作和計算機(jī)串口通信3個方面進(jìn)行了闡述，詳細(xì)說明了在VC環(huán)境下來編寫合乎我們要求的控制軟件的方法，具有一定的實際參考價值。
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