Win9X平臺下通過RS485通信實現多臺三菱變頻器控制

1、引言

由于變頻器具有優良的控制特性以及其高效節能的特點，使得變頻器近幾年在各個領域被廣泛的采用。在某些場合，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。在油田輸油控制系統中，多臺變頻器的控制問題成為關鍵，按照以往的控制方法，需要使用PLC或者控制電路板來控制變頻器。然而使用這種方法造價高、系統復雜、布線量大、故障率高，因此亟需一種結構簡單、造價低廉、可靠性高的系統來實現多臺變頻器的控制。

針對這一需要，一些公司（如日本三菱、德國西門子、日本東芝等）推出了帶有RS-485通信接口的變頻器，使用戶能方便靈活地選擇變頻器的強大功能，設計各自的工業控制系統。因此，我們可以充分利用廠商提供的工業總線接口，使控制系統布線簡潔，穩定可靠。

目前，我們在利用工業總線接口開發用戶程序時，大部分都是基于DOS環境下的，隨著Windows操作系統的普及使得DOS單任務系統固有的缺陷顯得日益突出，人們越來越希望能在Windows的環境下進行工業控制。

在Windows 9X下開發工控軟件,不僅可以實現多任務操作，充分利用硬件資源，而且可以利用Windows 9X下豐富的開發工具，方便地生成各種菜單及友好的圖形界面,軟件產品質量高且開發周期短。但在Windows 9X環境下，系統完全接管了各種硬件資源，不允許用戶直接對系統硬件進行控制。如何在Windows 9X/NT環境下開發微機的底層資源,已成為當今工控業的一個值得探討的課題。

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，通過對變頻器串行通信協議的分析，解決了Windows 9X環境下與多個變頻器的串行通信, 成功地實現了用單臺工控PC機對多臺交流異步電機的靈活控制，從而在Windows9X環境下如何實現串行通信的問題上作了有益的嘗試。

2 、油田輸油控制系統的簡介

由于多臺變頻器的控制技術是油田輸油控制系統中的關鍵，所以有必要簡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，它主要負責發送控制指令及控制參數，并根據現場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），這里只重點突出工控PC機與變頻器RS—485的接口部分。RS—485的驅動器可帶32個接收器,在波特率為100Ｋbit/s時,通信距離可達到1200ｍ; 通信距離為15ｍ時,波特率可達10Ｍbit/s。在工業現場，RS-485是應用較多的一種通信方式。

圖2 中工控PC機通過RS-232C—RS-485轉換器與多個變頻器相連接,最多可達到32臺。每個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RS-485通信線,對掛在上面的所有變頻器進行控制操作。

變頻器的串行口通信協議分析

通過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，我們發現三菱FR-A500變頻器的通信方式為異步半雙工RS—485協議；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為例簡要說明一下變頻器通信協議：

格式A的功能是變頻器運行頻率、運行參數的寫入和復位變頻器，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) 正文數據開始；ETX (H03) 正文數據結束；ENQ (H05) 通信請求； ACK (H06) 應答無數據錯誤；LF (H0A) 換行；CR (H0D) 回車； NAK (H15) 應答發現數據錯誤；

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

*3指令代碼——由計算機發給變頻器，指明程序要求（如：監視、運行等）；

*4等待時間——規定變頻器收到從計算機來的數據和傳輸應答數據之間的等待時間。根據計算機的響應時間在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（二進制）的最低一個字節表示的2個ASCII數字（十六進制）。