NI工控機與臺達變頻器通訊的實現

1 引言
風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，而其中軸承性能的好壞對齒輪箱的性能起著至關重要的作用。根據用戶要求，齒輪箱軸承出廠前要在模擬實際工況的試驗機上進行測試。即齒輪箱軸承需在不同轉速、載荷下進行性能試驗和壽命試驗。齒輪箱軸承轉速的改變是由變頻器驅動變頻電機實現的。變頻器運行頻率的設定有三種方法：一是通過面板手工調節，這種方式已經不能滿足頻率頻繁變化時使用需要。二是通過變頻器的外部接口，外接模擬信號來控制設定頻率。這種方式雖然簡單，但存在設定頻率不準確的問題，當外接模擬信號波動時，變頻器的設定頻率也隨之變化。三是通過變頻器的通訊口，利用參數設定指令來進行頻率參數設定。這種方法能準確地控制變頻器的頻率。下面以臺達vfd-b系列變頻器為例，介紹一種基于labview軟件利用串口實現工控機與變頻器間通訊，進行頻率參數設定、監視輸出電流的方法。

2 通訊系統總體設計
本系統所采用的通訊方式是利用美國ni公司的工控機與臺達vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機的控制器為 ni pxi-8106，自帶1個rs-232通訊串口。由于系統還需要與儀表和plc通訊，而且變頻器、儀表和plc三者之間的通訊協議不同，工控機另配有1塊串行通訊模塊ni pxi-8431（含有兩個rs-485串口）。使用工控機rs-232串口和臺達變頻器的rs-485串口通訊，中間需加rs-232/rs-485轉換器，如圖1所示。如果使用串行通訊模塊ni pxi-8431的rs-485串口，須用db-9連接器連接工控機的rs-485串口與變頻器的rs-485串口，如圖2所示


圖1 系統通訊示意圖


圖2 系統通訊示意圖

3 系統硬件接口
臺達vfd-b系列變頻器的通訊口引腳定義、db-9連接器引腳定義、rs-232/rs-485轉換器的接線端子排列見表1。
表1 接線端子排列


臺達vfd-b 系列變頻器通訊口使用的是水晶頭，只需壓兩根線，為了減少干擾，通訊線最好使用雙絞屏蔽線。使用工控機的rs-485通訊口時，須把db-9的4腳與8腳短接，然后連接變頻器的4：sg+，把db-9的5腳與9腳短接，然后連接變頻器的3：sg-，見圖3。使用工控機的rs-232通訊口時，接線方法是把rs-232/rs-485轉換器的d+/a連變頻器的4：sg+，d-/b連變頻器的3: sg-，見圖4。


圖3 db-9與變頻器rs485連線圖


圖4 rs232/rs485轉換器與變頻器rs485連線圖

3．1 通訊格式說明
在本系統中，工控機與變頻器通訊，工控機一側不僅要設置相應的通訊參數，如通訊地址，波特率，數據位，停止位，變頻器一側也有一些參數需要設置。兩者之間的通訊參數設置應一致。
3．2 臺達變頻器的參數設置
臺達變頻器的參數設置如表2所示。
表2 變頻器通訊參數設置


參數設置完以后，變頻器需要重新上電，新的參數才會被應用。