摘 要：本文介紹了一種基于VB的Mscomm控件進(jìn)行計(jì)算機(jī)與三菱變頻器通訊的軟件設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對變頻器的通訊與監(jiān)控，包括運(yùn)行控制、狀態(tài)監(jiān)測、參數(shù)設(shè)置及校驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：VB 三菱變頻器 監(jiān)控軟件 1　概述 　　變頻器在各種工業(yè)場合中有著廣泛的應(yīng)用，在使用變頻器時(shí)，需要合理地設(shè)置其工作參數(shù)，以使整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠滿足工作要求，并盡可能的在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。變頻器的參數(shù)不僅數(shù)目眾多，而且許多參數(shù)之間存在一定的關(guān)聯(lián)。在一些比較復(fù)雜的運(yùn)行場合，設(shè)置參數(shù)時(shí)需要根據(jù)系統(tǒng)的工作要求以及變頻器的功能進(jìn)行綜合分析，通盤考慮。三菱變頻器的參數(shù)設(shè)置可以通過變頻器附帶的操作面板進(jìn)行,但是由于操作面板的結(jié)構(gòu)非常緊湊，上面只有小鍵盤和幾位LED顯示器，參數(shù)的設(shè)置和讀取不夠方便，操作非常繁瑣。 　　為了方便、直觀地對變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控操作，可以采用計(jì)算機(jī)通過串行口來控制變頻器（要求變頻器具有通訊接口）,也可以采用PLC+人機(jī)界面的方式，PLC可以通過數(shù)字量、模擬量或通訊接口來控制變頻器。在本系統(tǒng)中，通過計(jì)算機(jī)的串行口以及接口轉(zhuǎn)換電路來控制三菱變頻器，如圖1所示，并利用Visual Basic編制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件，從而可以方便地對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和校驗(yàn)，并能夠直觀地控制變頻器運(yùn)行和監(jiān)視變頻器的工作狀態(tài)。 [align=center] 圖１　計(jì)算機(jī)與三菱變頻器的連接[/align] 2　接口轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) 　　通用的計(jì)算機(jī)一般只具有RS-232接口，而工控設(shè)備大多采用RS-485接口。本系統(tǒng)所用的三菱FR-E500變頻器的通訊接口就是RS-485的形式，而且它采用的是較為少見的全雙工485（共有四根數(shù)據(jù)線，接收和發(fā)送分開進(jìn)行），與外部連接采用的是RJ45接口，連接電纜應(yīng)采用符合EIA568標(biāo)準(zhǔn)的10BASE-T電纜。為了實(shí)現(xiàn)通用計(jì)算機(jī)與三菱變頻器的通訊，我們設(shè)計(jì)了專門的接口轉(zhuǎn)換電路，其結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 接口轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)原理圖[/align] 　　接口轉(zhuǎn)換電路利用兩塊MAXIM接口轉(zhuǎn)換芯片（MAX202和MAX491）完成了RS232信號與RS485信號之間的轉(zhuǎn)換，其原理如圖2所示。MAX202可以實(shí)現(xiàn)RS232信號與TTL信號之間的轉(zhuǎn)換，MAX491可以實(shí)現(xiàn)全雙工RS485信號與TTL信號之間的轉(zhuǎn)換。電路中還加入了DC-DC和光電耦合器件6N137，將232側(cè)與485側(cè)的信號隔離，以提高電路的抗干擾能力。 3　通訊及監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì) 　　本軟件能夠控制變頻器運(yùn)行，監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，對變頻器的參數(shù)按照功能的分類和相互的制約關(guān)系進(jìn)行設(shè)置，并在將設(shè)置好的參數(shù)下載到變頻器之前根據(jù)一些規(guī)則進(jìn)行校驗(yàn)。軟件的整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。 [align=center] 圖３　通訊與監(jiān)控軟件的整體結(jié)構(gòu)[/align] 　　3.1　人機(jī)界面 　　主界面如圖4所示。在主界面中，可以直接對變頻器進(jìn)行基本運(yùn)行操作，并實(shí)時(shí)顯示頻率和電流的當(dāng)前值。關(guān)于系統(tǒng)通訊參數(shù)的設(shè)置和變頻器工作參數(shù)的設(shè)置主要在通訊菜單和監(jiān)控菜單中完成。 [align=center] 圖４　監(jiān)控軟件的主界面[/align] 　　通訊菜單用來操作計(jì)算機(jī)串口，包括打開串口、關(guān)閉串口、串口初始化、當(dāng)前串口狀態(tài)顯示這4個(gè)子菜單項(xiàng)。監(jiān)控菜單用來分組設(shè)置變頻器的參數(shù)，包括頻率限制、加減速運(yùn)行、點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行、直流制動(dòng)、報(bào)警原因顯示這5個(gè)子菜單項(xiàng)。 　　變頻器的參數(shù)不僅數(shù)目眾多，而且許多參數(shù)互相關(guān)聯(lián)，設(shè)置參數(shù)時(shí)需要前后呼應(yīng)。本軟件將變頻器的參數(shù)按照功能和相互的制約關(guān)系分好類，作為子菜單列在監(jiān)控菜單項(xiàng)下，按下子菜單后將彈出相應(yīng)的對話框，設(shè)置與該子菜單功能有關(guān)的一系列參數(shù)。如單擊頻率限制后，會彈出如圖5所示的頻率限制參數(shù)設(shè)置對話框。 　　本軟件能夠根據(jù)一些規(guī)則對設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)用戶設(shè)置好的參數(shù)之間互相矛盾時(shí)，軟件能夠向用戶發(fā)出警告信息;當(dāng)用戶設(shè)置的參數(shù)超出了常用的變頻器參數(shù)設(shè)置范圍時(shí)，軟件也能夠向用戶發(fā)出提示信息，要求用戶確認(rèn)。例如設(shè)定的頻率下限低于啟動(dòng)頻率時(shí)，將彈出如圖6所示的對話框警告用戶。 [align=center] 圖５頻率限制設(shè)置對話框 圖６警告對話框[/align] 　　3.2　數(shù)據(jù)處理 　　要使計(jì)算機(jī)和變頻器之間能進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)交換，必須有一個(gè)數(shù)據(jù)處理的過程，來完成人機(jī)界面中的數(shù)據(jù)、指令與符合變頻器通訊協(xié)議數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)處理包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是要將人機(jī)界面上的命令或輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為變頻器能識別的數(shù)據(jù)格式，二是分析變頻器返回的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成實(shí)際值，在人機(jī)界面上顯示出來。 　　計(jì)算機(jī)與變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊執(zhí)行過程如圖7所示。 [align=center] 圖７　計(jì)算機(jī)與變頻器之間的數(shù)據(jù)通訊執(zhí)行過程[/align] 　　圖７中的三種數(shù)據(jù)具體的數(shù)據(jù)格式如下： 　　 　　[注] ENQ、ACK、NAK、STX、ETX是控制代碼，分別表示通訊請求、未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)開始、數(shù)據(jù)結(jié)束，它們都對應(yīng)著特定的ASCII碼。 　　以寫入頻率為例，按照通訊請求數(shù)據(jù)的格式定義要發(fā)送的數(shù)組，依次發(fā)送ENQ，變頻器站號，設(shè)定頻率寫入的指令代碼，要寫入的頻率值，總和校驗(yàn)。其中總和校驗(yàn)不包括ENQ。注意，數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)和變頻器之間使用ASCII 碼傳輸。 　　3.3　通訊程序 　　三菱變頻器與PC機(jī)通訊前必須在變頻器的初始化中設(shè)定通訊規(guī)格并復(fù)位變頻器，否則通訊不能進(jìn)行。需要設(shè)定的通訊規(guī)格包括變頻器站號、通訊速率、字節(jié)長、停止位長、校驗(yàn)方式、等待時(shí)間等。通訊規(guī)格的設(shè)定可通過寫入相應(yīng)的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。 　　本軟件用VB中的Mscomm控件完成對計(jì)算機(jī)串行端口的操作。Mscomm控件是VB中用于串口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的ActiveX控件，利用它可以方便地訪問串口。Mscomm控件有許多重要的屬性，表1中列出了本文編程時(shí)用到的幾個(gè)屬性。 [align=center]表１　MsComm控件的常用屬性 [/align] 　　通訊程序的流程圖如圖8所示。由于本文中軟件的主界面要實(shí)時(shí)顯示頻率和電流，需要每隔一段時(shí)間向變頻器發(fā)送讀頻率和讀電流的命令，所以發(fā)送其他控制指令如正轉(zhuǎn)、停止時(shí)，應(yīng)該先停止發(fā)送讀頻率和讀電流的指令，完成后再重新發(fā)送讀電流和讀頻率的命令，這是因?yàn)橥瑫r(shí)向串口發(fā)送幾個(gè)命令會發(fā)生錯(cuò)誤。讀頻率指令和讀電流指令也不能同時(shí)發(fā)送，需要交替進(jìn)行。另外，要注意每向變頻器發(fā)送一個(gè)命令后，及時(shí)取走輸入緩沖區(qū)中的返回碼，以免影響下一次讀取輸入緩沖區(qū)的正確性。 [align=center] 圖８　通訊程序的流程圖[/align] 　　通訊程序的部分源程序如下： 　　⑴初始化串口的程序?yàn)椋? 　　MSComm1.CommPort = 2　　 ‘打開Com2 　　MSComm1.Settings = "9600，n，8，1" 　　‘設(shè)置波特率為9600Kbps，無奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。 　　MSComm1.PortOpen = True　　‘打開串口 　　⑵寫入?yún)?shù)，如設(shè)定頻率（以30Hz為例）寫入的程序?yàn)椋? 　　Dim outfrq（10） As Byte　　　　‘定義要發(fā)送的數(shù)組 　　outfrq（0） = 5　　 　　 ‘發(fā)送ENQ 　　outfrq（1） = 48 　　outfrq（2） = 49　　　　　　　　‘發(fā)送變頻器的站號 　　outfrq（3） = 69 　　outfrq（4） = 69 　　　　　　　 ‘發(fā)送設(shè)定頻率寫入的指令代碼 　　outfrq（5） = 48 　　outfrq（6） = 66 　　outfrq（7） = 66 　　outfrq（8） = 56　　　　　　　　‘發(fā)送要寫入的頻率值30Hz 　　outfrq（9） = 68 　　outfrq（10） = 55　　　　　　　 ‘發(fā)送總和校驗(yàn)碼 　　MSComm1.Output = outfrq　　 ‘將通訊數(shù)據(jù)發(fā)送至串口 　　⑶讀出參數(shù)，如讀取變頻器當(dāng)前頻率的程序?yàn)? 　　Dim outf（6） As Byte　　　　　 ‘定義要發(fā)送的數(shù)組 　　outf（0） = 5　　　　　　　　　 ‘發(fā)送ENQ 　　outf（1） = 48 　　outf（2） = 49　　　　　　　　　‘發(fā)送變頻器的站號 　　outf（3） = 54 　　outf（4） = 70　　　　　　　　　‘發(fā)送讀頻率的指令代碼 　　outf（5） = 68 　　outf（6） = 68　　　　　　　　　‘發(fā)送總和校驗(yàn)碼 　　MSComm1.Output = outf　　　 ‘發(fā)送至串口 　　Dim inf As Variant 　　inf = MSComm1.Input　　　　 ‘讀輸入緩沖區(qū)，取出返回?cái)?shù)據(jù) 　　注意：發(fā)送讀頻率的命令后，要過一段時(shí)間再從輸入緩沖區(qū)內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，否則會發(fā)生錯(cuò)誤。這段時(shí)間是等待時(shí)間與數(shù)據(jù)校驗(yàn)時(shí)間之和。 4　結(jié)束語 　　本文介紹了一種軟件設(shè)計(jì)方法，通過計(jì)算機(jī)的串行端口及接口轉(zhuǎn)換電路來控制變頻器，利用VB編制監(jiān)控軟件，可以方便、直觀地控制變頻器的運(yùn)行，監(jiān)視變頻器的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)置變頻器的參數(shù)并進(jìn)行校驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，還可以總結(jié)變頻器參數(shù)設(shè)置方面的規(guī)則，根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，自動(dòng)設(shè)置變頻器的工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)變頻器應(yīng)用的“智能化”。 參考文獻(xiàn)： 　　[1] 三菱變頻調(diào)速器FR-E500使用手冊。 　　[2] 呂麗民。Visual Basic5.0入門與技巧。北京：人民郵電出版社，1998。 　　[3] 鄔寬明。單片機(jī)外圍器件實(shí)用手冊。北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998。 　　基于VB的計(jì)算機(jī)與三菱變頻器通訊及監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)