引言

計(jì)算機(jī)串行通信是計(jì)算機(jī)與控制設(shè)備（如變頻器）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的一種通信方式，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)控制經(jīng)常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴(yán)格約定了與其對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議。要確保計(jì)算機(jī)與變頻器之間能正常通信，就必須遵照變頻器通信協(xié)議編寫通信程序。本文就帶有rs-485通信接口的日普變頻器作為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)了變頻器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器各項(xiàng)參數(shù)的在線監(jiān)視和控制。以下就圍繞如何在c++builder編程環(huán)境下，利用api函數(shù)編寫計(jì)算機(jī)與日普變頻器（rp3200）之間的串行通信程序進(jìn)行闡述。

串行通信

串行通信在工業(yè)系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，串行端口（rs-232）是計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，常用于連接調(diào)制解調(diào)器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)的硬件設(shè)備管理器中可以看到，定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種，分別是rs-232和rs-485，本文以rs-485方式為例進(jìn)行介紹。

使用c++builderapi函數(shù)編寫通信程序

c++builder本身不提供單獨(dú)的串行通信組件，這不是說它不能使用這項(xiàng)功能，而是必須使用一些windowsapi函數(shù)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。windowsapi是由操作系統(tǒng)提供的函數(shù)，這些函數(shù)可以為程序設(shè)計(jì)人員提供相當(dāng)多的執(zhí)行功能，就連操作系統(tǒng)本身也是由這些api函數(shù)所組成，由于已經(jīng)將win32api均聲明進(jìn)去了，因此在中使用api時(shí)只要直接使用即可。使用時(shí)必須以api函數(shù)的定義使用，才可以得到正確的結(jié)果，尤其參數(shù)的定義更是重要，使用時(shí)必須注意和定義相符，否則執(zhí)行結(jié)果將會(huì)出錯(cuò)，以下就先說明這些必備的函數(shù)。

c++builder中與串行通信相關(guān)的api函數(shù)

c++builder本身并不提供單獨(dú)的串行通信組件，而是使用一些windowsapi的函數(shù)來(lái)達(dá)到此目的。這些函數(shù)是由操作系統(tǒng)所提供，可以為程序設(shè)計(jì)人員提供相當(dāng)多的執(zhí)行功能。api中與串行通信相關(guān)的函數(shù)約有20個(gè)，以下對(duì)經(jīng)常使用的函數(shù)作以討論。

打開串行端口

hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，

0，null，open_existing，1，0）

函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值，程序使用此返回值進(jìn)行相關(guān)的串行端口操作。

comno：定義串行端口號(hào)，為com1、com2等。

generic_read|generic_write：對(duì)串行端口的讀/寫操作。

0：是否共享串行端口，通常不會(huì)將串行端口與其它程序共享，因此設(shè)為0，否則為1。

null：函數(shù)的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設(shè)為不可繼承。

open_existing：打開端口的方式，串行端口是一種設(shè)備，必須指定為open_existing方式。

1：使用同步或異步方式傳輸數(shù)據(jù)，變頻器為異步方式，因此設(shè)為1。

0：由于使用串行端口編程，設(shè)為0。

得到串行端口狀態(tài)

getcommstate（hcomm，&dcb）

函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。

dcb：串行端口控制塊地址，負(fù)責(zé)對(duì)串行端口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體參數(shù)如下：

dcb.baudrate：設(shè)置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種，一般為：9600kb/s。

dcb.bytesize：設(shè)置串行端口的數(shù)據(jù)位數(shù)，有5、6、7、8幾種，變頻器數(shù)據(jù)位數(shù)為8。

dcb.parity：設(shè)置串行端口的校驗(yàn)位檢查，有none、even、odd幾種，設(shè)為none。

dcb.stopbits：設(shè)置串行端口的停止位數(shù)，有1、1.5、2幾種，變頻器的停止位數(shù)為1。

設(shè)置串行端口狀態(tài)

setcommstate（hcomm，&dcb）

函數(shù)參數(shù)定義與getcommstate（）函數(shù)相同。

向串行端口寫數(shù)據(jù)

writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）

函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。

senddata：寫數(shù)據(jù)的地址。

bs：寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。

lrc：被寫入的數(shù)據(jù)地址。

null：寫入數(shù)據(jù)的同步檢查，串行端口采用同步通信時(shí)可以設(shè)為null。

清除串行端口的錯(cuò)誤或?qū)⒋卸丝诋?dāng)前的數(shù)據(jù)狀態(tài)送至輸入緩沖區(qū)

clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）

函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。

dwerror：返回錯(cuò)誤信息代碼。

cs：指向串行端口狀態(tài)的結(jié)構(gòu)變量。

從串行端口的輸入緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù)

readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。

inbuff：指向用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的地址。

cs.cbinque：讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。

nbytesread：總的讀取字節(jié)數(shù)。

null：如果不進(jìn)行后臺(tái)工作，串行端口設(shè)為null。

關(guān)閉串行端口

closehandle（hcomm）

函數(shù)參數(shù)定義如下：

hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。

變頻器的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件連接框圖

本文設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現(xiàn)通信。由于傳輸線通常使用雙絞線，又是差分傳輸，所以有極強(qiáng)的抗共模干擾的能力。rs-485最大的通信距離可達(dá)1219m，rs-485最大傳輸速率為10mb/s。rs-485采用半雙工工作方式，支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信?？偩€網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)。

rs-485總線一般最大支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)采用帶有rs-485接口的日普變頻器（rp3200）控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，上位計(jì)算機(jī)和變頻器進(jìn)行通訊，計(jì)算機(jī)通過讀寫變頻器的參數(shù)來(lái)監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。上位機(jī)為主控計(jì)算機(jī)，下位機(jī)為被控變頻器（最多為31個(gè)）。主控和被控之間的串行控制信號(hào)始終是主控啟動(dòng)傳送，被控對(duì)此作出響應(yīng)。某一個(gè)時(shí)刻，主控和一個(gè)被控進(jìn)行信號(hào)傳送，所以要預(yù)先給每個(gè)被控分配地址號(hào)，并由主控指定地址執(zhí)行發(fā)送。被控接收到主控來(lái)的信號(hào)后執(zhí)行其功能，并返回應(yīng)答給主控。由于計(jì)算機(jī)本身支持rs-232串行通信方式，所以需要用rs-232與rs-485轉(zhuǎn)換器將計(jì)算機(jī)與變頻器連接起來(lái)。上位機(jī)與變頻器控制組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

變頻器通信功能設(shè)置

此變頻器控制命令和方式有三種：數(shù)字面板控制、端子控制和rs-485通訊控制，變頻器的默認(rèn)出廠設(shè)置為變頻器控制面板控制，這不符合我們與pc

機(jī)通訊的要求，為了能使變頻器與pc機(jī)之間通訊，我們對(duì)變頻器作如下設(shè)置：

操作方式選擇

在數(shù)字面板中選擇參數(shù)設(shè)定，將運(yùn)行方式按表1設(shè)置為rs-485運(yùn)行方式。

通信參數(shù)設(shè)定

通信地址設(shè)定：定義設(shè)備地址1–31，在線不允許兩個(gè)設(shè)備占用一個(gè)地址

傳送中斷檢測(cè)時(shí)間：設(shè)定范圍為：0-60sec

通信規(guī)格設(shè)定：

接口：rs-485同步方式：異步

傳輸參數(shù)：

波特率：可從1200，2400，4800，9600，19200等中選擇

停止位：固定為1位

變頻器通信命令介紹

通信數(shù)字元格式

數(shù)字元格式如圖2所示。

1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，奇校驗(yàn)，1位停止位。

糾錯(cuò)方法

在信息后加checksum，checksum等于所有字節(jié)（hex）之和的最后一字節(jié)，轉(zhuǎn)換為ascii碼。

數(shù)據(jù)包格式

類似modbusascii格式，格式如下。

headerakp1p0d3d2d1d0sdelimiter

格式解析：

【header】：3ah

【delimiter】：0dh，0ah

a、k、p1p0、d3d2、d1d0、s分別為單字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換為ascii碼。

【a】：從機(jī)（變頻器）地址。變頻器地址范圍為（1－31），a必須存在。

注：地址a=00h時(shí)對(duì)所有從機(jī)有效，且所有從機(jī)不回送響應(yīng)信息。故a=00h只能發(fā)送運(yùn)行命令操作。

【k】：數(shù)據(jù)包功能代碼。

【p1p0】：參數(shù)序號(hào)。參數(shù)標(biāo)號(hào)，兩字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)。

【d3d2d1d0】：參數(shù)值：去掉小數(shù)點(diǎn)的參數(shù)值，共四字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，先發(fā)高位，后發(fā)低位。

【s】：和校驗(yàn)字。s是上面所有字節(jié)十六進(jìn)制之和（a+k+p1p0+d3+d2+d1+d0）取最后一字節(jié)（bit7-bit0）值，轉(zhuǎn)換為ascii碼。

其中k、p、d3d2d1d0參數(shù)定義如表3所示。

計(jì)算機(jī)與變頻器串行通信程序?qū)崿F(xiàn)

通信主程序的設(shè)計(jì)架構(gòu)

設(shè)計(jì)通信主程序的主要功能是：實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)變頻器的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)視，即構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)。程序設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖3示。

例1：變頻起運(yùn)行參數(shù)設(shè)定

1#變頻器在運(yùn)行狀態(tài)下改變它的“設(shè)定頻率”為35.00hz

方法如下：

35.00去掉小數(shù)為3500d=0dach

a=1=01h（變頻器地址為“01h”）

k=04h（運(yùn)行參數(shù)設(shè)定為“04h”）

p1p0=0001h（運(yùn)行時(shí)設(shè)定頻率為“0001h”）

d3=00h（數(shù)據(jù)高字節(jié)為“00h”）

d2=00h（數(shù)據(jù)次高字節(jié)為“00h”）

d1=0dh（數(shù)據(jù)次字節(jié)為“0dh”）

d0=ach（數(shù)據(jù)低字節(jié)為“ach”）

s=c9h（和校驗(yàn)字節(jié)為“c9h”）

（s=0bh+04h+00h+01h+00h+00h+00h+0dh+ach=c9h）

主機(jī)先后依次發(fā)送字節(jié)如下的數(shù)據(jù)包ascii：

3ah，30h，42h，30h，34h，30h，30h，30h，31h，30h，30h，30h，30h，30h，44h，41h，43h，43h，39h，0dh，0ah

變頻器回復(fù)主機(jī)相同數(shù)據(jù)。

部分通信代碼如下：

打開通訊端口代碼

char*comno;

dcbdcb;

stringtemp;

temp=“com”+inttostr（rdcom-》itemindex+1）;

comno=temp.c_str（）;

hcomm=createfile（comno，generic_

read|generic_write，0，null，open_existing，0，0）;

if（hcomm==invalid_handle_value）

{

statusbar1-》simpletext=“打開通信端口錯(cuò)誤！”;

return;

}

else

statusbar1-》simpletext=“端口已打開！”;

sleep（100）;

getcommstate（hcomm，&dcb）;

dcb.baudrate=cbr_9600;

dcb.bytesize=8;

dcb.parity=noparity;

dcb.stopbits=onestopbit;

setcommstate（hcomm，&dcb）;

if（！setcommstate（hcomm，&dcb））

{

statusbar1-》simpletext=“通信端口設(shè)置錯(cuò)誤！”;

closehandle（hcomm）;

return;

}

發(fā)送數(shù)據(jù)代碼

inti=0;

unsignedcharsends［21］;

unsignedlonglrc，bs;

sends［0］=3ah;//header

sends［1］=30h;//a

sends［2］=31h;

sends［3］=30h;//k

sends［4］=34h;

sends［5］=30h;//p1

sends［6］=30h;

sends［7］=30h;//p0

sends［8］=31h;

sends［9］=30h;//d3

sends［10］=30h;

sends［11］=30h;//d2

sends［12］=30h;

sends［13］=30h;//d1

sends［14］=44h;

sends［15］=41h;//d0

sends［16］=43h;

sends［17］=43h;//s

sends［18］=39h;

sends［19］=0dh;//delimiter

sends［20］=0ah;

for（i=0;i++;i《21）

{

if（hcomm==0）

return;

writefile（hcomm，sends，1，&lrc，null）;

}

接收數(shù)據(jù)代碼

intln;

unsignedlonglrc，bs;

charinbuff［1024］;

dwordnbytesread，dwevent，dwerror;

comstatcs;

if（hcomm==0）

{

mreceive-》text=“讀取過程有問題，已跳出！”;

return;

}

if（hcomm==invalid_handle_value）

{

mreceive-》text=“讀取過程有問題，已跳出！”;

return;

}

clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）;

if（cs.cbinque）

{

readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;

inbuff［cs.cbinque］=`\0`;

mreceive-》text=inbuff;

interceptrece（mreceive-》text）;

}

else

mreceive-》text=“未讀取到數(shù)據(jù)！”;

以上代碼在winxpsp2操作系統(tǒng)，c++builder6編程環(huán)境下調(diào)試編譯通過。

結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)帶有rs-485通信接口的日普系列變頻器的研究，設(shè)計(jì)了可行的變頻器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)方案，在c++builder編程環(huán)境下，利用api函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了變頻器各項(xiàng)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)與控制。提高了變頻器控制的自動(dòng)化水平。