1、纺机中的微机远程多电机同步传动控制系统在纺织、印染、造纸等工业生产中，多电机同步传动应用的十分广泛。其中，印染联合机的工艺及控制原理图如图 1 所示，采用西门子MICROMASTER Vector, 即 MMV 变频器，电机 1(M1)至电机 4(M4)为三相交流电机。图 1 印染联合机的工艺及控制原理图b 变频调速以其显著的节能效益、优异的调速与起制动性能、高功率因数、安全性能及其它许多优点而被认为是非常有发展前途的调速方式。交流电机和变频器配合，能获得与直流电机相似甚至更好的控制性能。并且交流电机成本低，结构简单，容量和电压范围广。采用 RS485 标准总线，通过 USS 通讯协议组成网络
2、，远程控制变频器，进而控制电机，可以监控生产线，远离对人体有害的工作现场，保存历史数据，出错参数自动回传，缩短诊断时间和维修时间，节省大量人力物力。工控机通过 RS-232/RS-485 接口转换器接入 RS485 网络，可远程控制 31 台变频器，当数据传输率100kbit/s 时，通信距离可达到 1200m。接口转换器采用Model 2485BR 隔离型接口转换器，它能完成 RS-232/RS-485 隔离型接口转换，支持不同通讯速率及格式，最多可连接 32 个 485 终端设备。2 软件的总体设计VC 有 ClassWizard、SourceBrowser、Visual SourceSa
3、fe 等一系列工具，它所带的 MSDN 更是让软件人员感到十分方便。而且 VC 应用程序对系统有极好的兼容性和稳定性。用 VC 从底部开发，虽然开发周期稍长，但能根据用户的需要进行编程，编出的软件的功能和风格适合用户的习惯。综合考虑开发周期和用户要求等因素，软件采用 VC 语言编写。软件的总体设计框图见图 2。图 2 软件总体设计框图3 软件开发过程3.1 建立窗体显示项目选择项目类型 MFC AppWizard(exe),令主要的视图类从基类 CFormView 派生。3.2 添加 MScomm 控件Microsoft Communications Control(以下简称 MSComm)是
4、Microsoft 公司提供的简化 Windows 下串行通信编程的 ActiveX 控件，通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。MSComm 控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间去了解较为复杂的 API函数，而且在 VC、VB、Delphi 等语言中均可使用。它提供了两种处理通信问题的方法;一是事件驱动(Event-driven)方法，一是查询法。本软件采用事件驱动方式。(1) MSComm 控件的常用属性MSComm 控件有很多属性，几个重要的属性有;CommPort 设置并返回通讯端口号; Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止
5、位; PortOpen 设置并返回通讯端口的状态，也可以打开和关闭端口; Input 从接收缓冲区返回和删除字符; Output 向传输缓冲区写一个字符串。(2) 添加 MSComm 控件选择 Project 菜单下 Add To Project 子菜单中的 Components and Controls 选项，在弹出的对话框中双击 Registered ActiveX Controls项，则所有注册过的 ActiveX 控件出现在列表框中。选择 Microsoft Communications Control，单击 Insert 按钮将它插入到我们的 Project中来，接受缺省的选项。另外
6、，添加 2 个控件,1 个 List Box 控件，用于改变通讯端口号，1 个 Edit Box 控件，用于改变波特率、奇偶校验、数据位、停止位。(3) 设置 MSComm 串口参数可以在需要的时候打开串口，例如在程序中做一个开始按钮，在该按钮的处理函数中打开串口。现在我们在主对话框的CSCommTestDlg:OnInitDialog()打开串口，加入如下代码;/ TODO: Add extra initialization hereif(m_ctrlComm.GetPortOpen()m_ctrlComm.SetPortOpen(FALSE);m_ctrlComm.SetCommPort(
7、1); /选择 com1if( !m_ctrlComm.GetPortOpen()m_ctrlComm.SetPortOpen(TRUE);/打开串口elseAfxMessageBox(“cannot open serial port“);m_ctrlComm.SetSettings(“9600,e,8,1“);/波特率 9600，偶校验，8 个数据位，1 个停止位 m_ctrlComm.SetInputModel(1);/1;表示以二进制方式检取数据m_ctrlComm.SetRThreshold(1); 串口初始化程序如下;mComl.SetCommPort(1); /设置串口 1if(!
8、 mComl.GetPortOpen()mComl.SetPortOpen(TRUE); /打开串口mComl.SetSettings(9600，e，8，1);/串口参数设置mComl.SetInputMode(1); /设置 Binary 缓冲输入方式mComl.SetRThreshold(14); /每接收 14 个字符，激活一次 OnComm()事件3.3 添加控制电机运行所需的各种控件添加垂直滚动条 List Box，对应于 USS 协议的地址 ADR，表述为变频器号:1-31 直接列出，广播式的 32 用“全部”代替。添加垂直滚动条List Box，对应于 USS 协议的 STW，表
9、述为电机动作方式:启动，停止等。添加垂直滚动条 List Box，对应于 USS 协议的 PKE, 表述为要回显的运行参数。添加开始发送按钮、紧急起动按钮、紧急停车按钮等等。3.4 USS 协议USS 协议是 profibus 的一个子集。USS 通信协议有各种长度，视所要满足的功能多少而定，且因所用设备类型而有所不同。协议规定如表 1 所示;表 1 USS 协议的规定(1) 下传的规定; STX(start of text);起始字符，为 02H。 LGE(telegram length);发送报文的字节数，可以变化。总报文的实际长度比 LGE 多两个字节，这是因为开始的 2 个字节(STX
10、 和 LGE)不被计入 LGE 中。只有 net 字符、ADR 字节和 BCC 字符计入 LGE 中。具体为;总报文最长 256 字节，总报文= STX+LGE+LGE=2+LGE，1d LGE d 254，LGE=ADR+n+BCC=1+n+1，nd254(设 net 字符数 n)。 ADR(address byte);变频器的地址码，取值范围为 031(Bit;04位)，第 5 位为 1 时为广播发送。 net character(或称 net data)段分为 2 个区;PKW 区和 PZD 区, 如表2 所示。表 2 PKW 区和 PZD 区的规定a)PKW (parameter ID
11、 value);参数标识值，定义了处理 2 个通讯设备之间参数传递的机制。例参数的读和写，参数的定义等。包含PKE、IND、PKW elements3 个内容。MM3 的 PKW 长度为 3 个字，MM4 的PKW 长度为 4 个字, 如表 3 所示。表 3 MM4 的 PKW 定义 PKE;为一 16 位的字，用来控制变频器的运行参数设置，各 Bit 的含义如表 4 所示;表 4 PKE 各 Bit 的含义控制位(15-12) 0(11) 变频器的参数值(10-0)对于 MMV 变频器，控制位为 0000 时，无动作;控制位为 0001 时，读变频器的参数;控制位为 0010 时，写参数到变
12、频器的 RAM，控制位为 1110 时，写参数到变频器的 EEPROM。IND;为 16 位的字。用于读写参数说明，读写一维数组值，读写报文的信息内容。PKW element(PKWE):信息，与任务或响应有关。假如在 net data 区只传送 PZD data 时，可以长度为 0。PKE 与 PKWE 的使用举例。下传变频器参数 PKE=(0001,0000,0101,1100)=105Ch(即要求上传 P092(串口连接波特率)，PKWE =0000。若上传变频器参数为 PKE=105Ch,PKWE=0006,又由于 MMV 变频器规定 P092 为 3 时是1200bit，为 4 时是
13、 2400bit，为 5 时是 4800bit，为 6 时是 9600bit，为7 时是 19200bit，则说明此时串口连接波特率为 9600bit。b) PZD (process data);过程数据，如表 5 所示。包含了自动操作所需的信号;从主机到从站的控制字和定位点，从从站到主机的状态字和实际值。最长 16 个字，最短 0 字。表 5 PZD 的定义PZD1 为控制字，PZD2 为主要定位点，PZD3. PZD16 为定位点或辅助控制字;PZD1;为控制字，16 位的字，用来控制变频器的运行动作;PZD2;为主要定位点，16 位的字，用来控制变频器的输出频率，满频的值为 16384(
14、4000H)对应 100的输出频率，最大值为 32767，即 200的输出频率。当取值为 3276865535 时，表示反向的输出频率从 0200变化，电机反转。 BCC;校验字符，为前面所有字节的异或和。上传规定与下传规定基本相同，只是上传的一般为实际值。3.5 数据的处理这里以发送数据中输出频率的处理为例，假设软件界面输出频率编辑框(对应变量 m_strFreData)填写 50，程序将“50”以字符形式取出，通过编写的函数 String2Dec 将字符“50”转换为十六进制字节数“32”即 50D，由于 USS 发送协议中变频器的输出频率 HSW 为 16 位的字，所以 要将字节扩展成对
15、应的字。50D 通过扩展后对应的字为 4000H。25D 通过扩展后对应的字为 2000H。以此类推运算。设输出频率 50D，示范程序如下:CByteArray hexdata;/ hexdata 为十六进制数组，m_strFreData 为输出频率的十进制变量int len=String2Dec(m_strFreData,hexdata);/ 输出频率 m_strFreData=50D 转换为十六进制的 hexdata0= 0X32LONG NUM1,NUM2;/实型精确一些INT NUM3;hexdata.SetSize(14);NUM1=hexdata0;/得到 0X32(=50D)NU
16、M2=( NUM1*4*16)/50;/字节扩展成对应的字,得到字节 50D 对应的字4000H 的高字节 NUM2=0X40NUM3=NUM2;/实型变整型hexdata11=NUM3;hexdata12=( NUM1*0X4000- NUM3*256*50)/50+1;/得到字节 50D 对应的字 4000H 的低字节 NUM3=0X00，4 软件调试结果软件主界面如图 3 所示。图 3 软件主界面运行中，遇到异常情况时，可进行紧急停车。电机在需要单独启动时，可以个别设置。需要同步启动时，可以以广播式启动全部电机。变频器参数可全部或部分上传，远程监控电机的运行情况。5 结束语本软件通过 U
17、SS 通讯协议，用 VC6.0 的通讯控件 MSCOMM，实现了单台工控机远程串口控制多台变频器，并且对数据转换和数据输出算法进行了改进，有些地方进行了补偿，控制更准确，运行状况比较满意。参考文献1 张承慧,万 军,李洪斌. 利用 PCC 开发变频器串行通信协议J.电气传动,2003,(1).2 孙志刚，朱德森. USS 协议和 Modbus 协议的实现.机械与电子J. 2001,(5).3 美Michael J.Young 著，邱仲潘等译.Visual C+ 6 从入门到精通M. 北京:电子工业出版社,1999.4 SIEMENS.USS protocol (Universal Serial Interface Protocol), 1994(9)
