用C++ Builder實(shí)現(xiàn)組態(tài)王實(shí)時(shí)監(jiān)控艾默生變頻器

1 引言

　　工業(yè)自動(dòng)化通用組態(tài)軟件——組態(tài)王軟件系統(tǒng)與最終工程人員使用的具體的變頻器或現(xiàn)場部件無關(guān)。對于不同的硬件設(shè)施，只需為組態(tài)王配置相應(yīng)的通訊驅(qū)動(dòng)程序即可。組態(tài)王支持的硬件設(shè)備包括：可編程控制器plc、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。工程人員可以把每一臺下位機(jī)看作一種設(shè)備，而不必關(guān)心具體的通訊協(xié)議，使用時(shí)只需要在組態(tài)王的設(shè)備庫中選擇設(shè)備的類型完成安裝即可，使驅(qū)動(dòng)程序的配置更加方便。

　　窯爐監(jiān)控系統(tǒng)是為滿足生產(chǎn)需要，減少能耗，提高效率而設(shè)計(jì)的，它的實(shí)現(xiàn)必須要借助一定的軟件及硬件條件，通過變頻器控制風(fēng)機(jī)從而控制窯內(nèi)多個(gè)點(diǎn)的溫度及通風(fēng)量，保質(zhì)保量的完成出磚要求。因此，對變頻器的監(jiān)控就顯得十分重要。

　　窯爐實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)以組態(tài)王畫面為主要運(yùn)行畫面，首先在組態(tài)王界面上對被監(jiān)控系統(tǒng)的參數(shù)。進(jìn)行設(shè)置，然后起動(dòng)，在組態(tài)王的界面上可以動(dòng)態(tài)。顯示下位機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、測量參數(shù)、作業(yè)位置以及完成對多個(gè)變頻器具體性能指標(biāo)的測試等。由于組態(tài)王只提供這類變頻器的驅(qū)動(dòng)程序，沒有提供其通訊協(xié)議，因此在功能并不很強(qiáng)大的組態(tài)王內(nèi)部直接開發(fā)變頻器的通訊協(xié)議是有較大難度的。

2 c++ builder作為后臺間接實(shí)現(xiàn)組態(tài)王與變頻器的通訊

　　本文采取的方法是：利用c++ builder 提供的串行通訊功能，實(shí)現(xiàn)與變頻器的通訊，再利用bcb的dde功能完成組態(tài)王與c++builder之間的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換。這樣就把從變頻器采集到的外部信號通過c++builder間接動(dòng)態(tài)地顯示在組態(tài)王界面上。其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 c++ builder與變頻器之間串行通信的實(shí)現(xiàn)

　　串行通訊 （serial communication）指的是兩個(gè)欲交換信息者的信息流動(dòng)，其信息流動(dòng)的方式是一個(gè)位接一個(gè)位，有順序的由一端向另一端流動(dòng)。帶異步通訊適配器的pc機(jī)與變頻器只有滿足如下條件，才能互聯(lián)通信：帶有異步通訊接口的變頻器與帶異步通訊適配器的pc機(jī)互聯(lián)；雙方采用的總線標(biāo)準(zhǔn)一致，否則要通過“總線標(biāo)準(zhǔn)變換單元”變換之后才能互聯(lián)；雙方的初始化、波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗(yàn)都相同；要對變頻器的通訊協(xié)議分析清楚，嚴(yán)格的按照協(xié)議的規(guī)定及幀格式編寫pc機(jī)的通訊程序。變頻器中配有通訊機(jī)制，一般不需要用戶編程。pc機(jī)與艾默生變頻器不能直接連接，要通過電纜進(jìn)行rs232、rs485的變換。

　　3.1 c++ builder與變頻器的通訊協(xié)議

　　協(xié)議是一系列的定義了計(jì)算機(jī)應(yīng)該怎樣管理通信的規(guī)則。協(xié)議可以規(guī)定數(shù)據(jù)應(yīng)該以什么格式進(jìn)行傳遞和每個(gè)節(jié)點(diǎn)在什么時(shí)間以及以什么方式進(jìn)行傳遞。除了數(shù)據(jù)通道以外，一個(gè)連接可以使用其它線線路來表示什么時(shí)候一個(gè)發(fā)送者有數(shù)據(jù)要發(fā)送，什么時(shí)候一個(gè)接收者能夠接收新數(shù)據(jù)或者其它控制或狀態(tài)信息。

　　3.2艾默生變頻器的通訊協(xié)議

　　變頻器通訊協(xié)議為modbus協(xié)議，除了支持常用的寄存器的讀寫外，還擴(kuò)充了部分命令對變頻器功能碼進(jìn)行管理。modbus協(xié)議同時(shí)支持rtu模式和ascii模式，本文采用rtu模式。對應(yīng)的幀格式如圖2所示。

　　3.3 c++ builder中通訊協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

　　在c++builder中mscomm控件可以采用輪詢或事件驅(qū)動(dòng)的方法從端口獲取數(shù)據(jù)。這里采用的是事件驅(qū)動(dòng)的方法。就是在一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)候，讓程序自動(dòng)的跳到一段程序。該控件的oncomm事件執(zhí)行這個(gè)功能。oncomm程序負(fù)責(zé)對諸如在串口的硬件中斷或者一個(gè)軟件緩存的計(jì)數(shù)器到達(dá)了一個(gè)觸發(fā)值這樣的事件時(shí)做出反應(yīng)。在bcb的classwizard中為新創(chuàng)建的通信控件定義成員對象，通過該對象可以對串口屬性進(jìn)行設(shè)置。通過設(shè)定其settings、commport、inputmode、handshaking、portopen屬性來實(shí)現(xiàn)設(shè)定bcb的通訊協(xié)議。這里設(shè)定settings屬性為：9600，n，8，1，即該協(xié)議的波特率為9600，無奇偶校驗(yàn)，每個(gè)字符的數(shù)據(jù)位為8位。

4 bcb與組態(tài)王軟件數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)

　　“組態(tài)王”之間通訊的實(shí)現(xiàn)主要是通過“組態(tài)王”提供的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 （dde）來完成的。dde是windows平臺上的一個(gè)完整的通信協(xié)議，它使應(yīng)用程序能彼此交換數(shù)據(jù)和發(fā)送指令。dde過程可以比喻為兩個(gè)人的對話。提問的一方稱為“顧客”（client），回答的一方稱為“服務(wù)器”server）。一個(gè)應(yīng)用程序可以同時(shí)是“顧客”、“服務(wù)器”：當(dāng)它向其他程序中請求數(shù)據(jù)和時(shí)，它充當(dāng)?shù)氖?ldquo;顧客”若有其他程序需要它提供數(shù)據(jù)，它又成了“服務(wù)器”這里關(guān)鍵要實(shí)現(xiàn)的是。“組態(tài)王”作為顧客程序從bcb得到數(shù)據(jù)。使bcb成為“服務(wù)器”很簡單，只需在“組態(tài)王”中設(shè)置服務(wù)器程序的三個(gè)標(biāo)識名（應(yīng)用程序名、主題名、項(xiàng)目名），并把vb應(yīng)用程序中提供數(shù)據(jù)的窗體的linkmode屬性設(shè)置為1，不必在vb中增加任何程序。值得注意的是，將vb窗口的屬性設(shè)定成和在組態(tài)王中定義dde設(shè)備時(shí)的“話題名”一樣；在組態(tài)王定義要顯示的變量時(shí)，選擇“項(xiàng)目名”為要顯示bcb的textbox控件名。這樣組態(tài)王界面上可以顯示出指定的bcb可執(zhí)行文件中指定的textbox控件的值。

5 一種通過用bcb做控件實(shí)現(xiàn)組態(tài)王監(jiān)控變頻器的方法

　　利用bcb中能生成activex控件的項(xiàng)目編寫器new-》other-》activex-》activeform，編寫相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)控制變頻器的功能，并通過bcb自帶的view工具欄中的typelibrary工具來編譯生成控件，此控件經(jīng)打包可生成在組態(tài)王中認(rèn)始的ocx控件，此控件同樣可設(shè)置是否具有可讀可寫的屬性，此屬性是在typeliabrary工具中設(shè)置編譯后得到的，需要幾個(gè)參數(shù)，其各是什么屬性，完全可以自由添加，非常簡單方便。并可通過bcb相關(guān)程序，設(shè)置相關(guān)屬性對內(nèi)對外的具體連接功能。實(shí)際上，此過程實(shí)現(xiàn)的就是變頻器與bcb控件的通信，控件與組態(tài)王的通信，此方式彌補(bǔ)了組態(tài)王中不提供的相關(guān)變頻器等的驅(qū)動(dòng)程序，而無法利用組態(tài)王的缺陷，可通過bcb方便實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的驅(qū)動(dòng)，而又間接實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王控制變頻器等的驅(qū)動(dòng)。實(shí)際bcb與變頻器等的通信也非常簡便，只要確定了通信協(xié)議，就可利用mscomm控件，方便的編寫通信程序，實(shí)現(xiàn)變頻器等的控制。用bcb制作通用控件嵌入組態(tài)王從而實(shí)現(xiàn)組態(tài)王與變頻器的通訊，其運(yùn)行畫面如圖3所示。

6 結(jié)束語

　　當(dāng)用bcb作為后臺時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行前，要求首先運(yùn)行c++builder的可執(zhí)行文件作為后臺運(yùn)行程序，然后才能運(yùn)行組態(tài)王系統(tǒng)。當(dāng)變頻器發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，由bcb接受到此數(shù)據(jù)，再通過組態(tài)王提供的dde功能，將該數(shù)據(jù)顯示到組態(tài)王界面上。這樣就把從變頻器采集到的外部信號通過bcb間接動(dòng)態(tài)的顯示在組態(tài)王界面上。該方法實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王對變頻器的實(shí)時(shí)監(jiān)控。經(jīng)過測試可知，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度能達(dá)到ms級，并且這種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的方法可移植性強(qiáng)，對于監(jiān)控其他類型可編程控制器plc或單片機(jī)也適用。

　　當(dāng)用bcb制作控件時(shí)，只要用bcb制作完相應(yīng)功能的控件就可實(shí)現(xiàn)脫離bcb環(huán)境，作為普通的ocx控件應(yīng)用于組態(tài)王，非常簡便。此方法彌補(bǔ)了組態(tài)王沒有相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序，而無法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用組態(tài)王的缺陷，值得推廣應(yīng)用。在兗礦鮑店磚窯監(jiān)控系統(tǒng)中，我們利用了bcb作為后臺間接實(shí)現(xiàn)組態(tài)王對變頻器的控制。其窯爐一鼓風(fēng)機(jī)變頻控制監(jiān)控畫面如圖4所示。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試運(yùn)行后，所得反饋效果良好。