基于VC環境的變頻器聯網控制

摘要：變頻器是工業自動化系統中的基本拖動設備。當應用環境非常惡劣，不適合于人在現場對變頻器直接進行控制時就需要對變頻器進行遠程控制。主要介紹了如何用VC編寫控制軟件對變頻器進行聯網控制。

關鍵詞：變頻器；控制軟件；聯網控制

0??? 引言

??? 變頻器是工業自動化系統中的基本拖動設備，通常用于控制交流電機的轉速和轉向。如果變頻器的工作現場環境比較惡劣，不適合于人在現場對變頻器進行控制，那么就需要對變頻器進行遠程的聯網控制。

1??? 基本組成

??? 將變頻器的RS485串口通過RS232/485轉換器連接到計算機的串口組成網絡，這個網絡系統主要由三部分組成。

??? 第一部分是變頻器的網絡功能部分，包括硬件和軟件兩部分。硬件部分是變頻器控制板上CPU的串口經過RS485轉換芯片（如MAX485）對外形成的一個RS485接口，通過這個接口可以將變頻器接進控制網絡。軟件部分是變頻器的通信程序。通過這個通信程序可使變頻器在接收到計算機的下達指令后，根據指令做出相應的應答和動作。變頻器上的通信程序主要包括串口初始化程序、命令讀取和發送程序、命令判斷程序及命令集。

??? 第二部分是計算機控制程序。這個程序有人機對話功能，對變頻器的狀態可以進行遠程監視與控制，對變頻器的參數能進行修改。總之，人在現場可以對變頻器進行的操作在這個控制軟件上都應該可以實現。

??? 第三部分是通信協議。這是計算機與變頻器之間進行通信的依據。變頻器的通信軟件和計算機的控制軟件都是按照這個通信協議所規定的信息格式進行編寫的。

??? 由這三部分構成的變頻器遠程控制網絡就可以完成所希望的變頻器遠程控制功能。變頻器遠程控制網絡組態圖如圖1所示。

圖1??? 變頻器遠程控制網絡組態圖

2??? 在VC環境下編寫計算機控制軟件

??? 用VC編寫的計算機控制軟件的主界面選用單文本界面，并且帶Windows瀏覽窗口，界面的基類選用CFormView類。主界面顯示了所控制的網絡中變頻器的構成及地址。各個變頻器的詳細信息顯示選用了CpropertyPage類作對話框。CpropertyPage類是從Cobjec類一路繼承發展而來，可以被看作是標簽對話框。控制軟件為各個變頻器顯示了兩個方面的詳細信息：一個是變頻器的功能碼信息，另一個是變頻器的遠程控制和當前狀態。這兩方面信息的顯示每個都是用CpropertyPage類對話框。對于變頻器的功能碼顯示，由于變頻器的功能碼由很多組構成，而且顯示要求分組進行，所以應用Tab控件來進行分組選擇切換。對于變頻器的遠程控制和當前狀態界面我們調用了一些Text、Edit和Button控件。這些控件通過消息〔如BN_CLICKED,UpdateData(TRUE)等信息〕與相應的子程序相關聯。一旦我們對變頻器進行控制動作或程序收到變頻器的反饋信息，界面就會有相應的變化。整個控制軟件的程序流程如圖2所示。

圖2??? 控制軟件程序流程圖

??? 從流程圖上可以看出控制軟件要求能不斷地得到聯網變頻器的狀態，這就要求控制軟件不停地下發變頻器的狀態查詢指令。這個功能通過在程序里設定了一個計時器SetTimer(1,10000,NULL)完成。定時器使控制軟件每10s對變頻器進行一次狀態查詢，檢查變頻器是否在線。如果在線就會反映這個變頻器當前的各種狀態，如果不在線會有相應的提示信息顯示。計算機與變頻器組網時軟件的主界面圖如圖3所示。

圖3??? 控制軟件的主界面圖

??? 控制軟件界面上顯示的網絡信息和各個變頻器的參數信息都要配合相應的數據庫才能完成。而對于網絡中各個變頻器狀態信息的獲得則要通過計算機串口上傳至現場的變頻器運行數據實現。下面就分別介紹控制軟件是如何對數據庫和計算機串口進行操作的。

3??? 應用DAO技術操作數據庫

??? 數據庫是現代計算機應用的一個重要組成部分，是人們有效地進行數據存儲、共享和處理的工具。有兩種主要的數據庫類型，即平面數據庫和關系數據庫。簡而言之,平面數據庫是一組記錄的集合,數據庫中的每一個記錄都是由字段構成的，第一個字段則包含了與本條記錄相關的特定信息。

??? 而關系數據庫就像是由若干個平面數據庫連接在一起形成的。采用關系數據庫能夠建立一個記錄集合與另一個記錄集合之間的關系。在關系數據庫中,每一個記錄集合稱為一張表,表之間的連接是通過關鍵字實現的,關鍵字用來確定一條記錄的值。

??? 這個控制軟件的數據庫使用的是平面數據庫。數據庫中存儲了變頻器網絡的信息和網絡中各個變頻器的參數。數據庫用Access建立，應用DAO作為數據庫的訪問接口。Microsoft Jet為像Access和Visual Basic這樣的產品提供了數據引擎。DAO是使用Microsoft Jet數據庫引擎來訪問數據庫的。VisualC＋＋6.0提供了對DAO的封裝，MFCDAO類封裝了DAO的大部分功能，從而使VC程序可以使用MFCDAO類方便地進行數據庫訪問。

??? 下面具體敘述是如何利用數據庫完成軟件的網絡控制功能。首先用Access建立變頻器網絡的信息表，然后程序中建立一個基類為CdaoRecordset（DAO中封裝的一個類）的類Cdata，該類與數據庫中的變頻器網絡信息表相聯系。當要在網絡中添加一個變頻器時，不僅要在變頻器網絡信息表上進行添加數據操作，還要在數據庫中添加一個關于該變頻器功能碼的新表。對變頻器網絡信息表的添加操作用了一個CdaoRecordset類數據庫指針m_leftptr。CdaoRecordset類是對DAO記錄集對象的封裝，代表從數據源中選擇的一種記錄，管理數據庫中表里記錄的操作。而要在數據庫中添加一個新增變頻器功能碼的新表，需要設定一個CdaoDatabase類的變量。CdaoDatabase類是對DAO數據庫對象的封裝，它代表了一個數據庫連接，管理數據庫的操作和數據庫中表的操作。下面是網絡中添加一個變頻器時對數據庫的操作程序。

??? CComzDoc＊pDoc=(CComzDoc＊)GetDocument();

??? m_leftptr=＆pDoc－>m_Docptr;

??? CAddNodeDlgm_addnode;

??? if(m_addnode.DoModal()==IDOK)

??? {

??????? m_leftptr－>Open();

??????? m_leftptr－>AddNew();

??????? m_leftptr－>m_NodeAddress=

??????? m_addnode.m_adddress;

??????? m_leftptr－>m_NodeName=

??????? m_addnode.m_addnodename;

??????? m_leftptr－>m_NodeOrderCalled=

??????? m_addnode.m_comturn;

??????? m_leftptr－>Update();

??????? m_leftptr－>Close();

??????? CDaoDatabasem_pDatabase;

??????? m_pDatabase.Open("ConverterPc

??????? 97.mdb");

??????? CDaoTableDeftable(＆m_pDatabase);

??????? table.Create(m_addnode.m_addnodename);

??????? table.CreateField("AutoIndex",dbInteger,2);

??????? table.CreateField("ParaGroup",dbText,10);

??????? table.CreateField("ParaNo",dbInteger,2);

??????? table.CreateField("ParaName",dbText,100);

??????? table.CreateField("ParaDefaultVal",dbInteger,2);

??????? table.CreateField("ParaCoefficient",dbInteger,2);

??????? table.CreateField("ParaDW",dbText,10);

??????? table.CreateField("ParaModif",dbInteger,2);

??????? table.CreateField("ParaMemo",dbText,255);

??????? table.Append();

??????? m_pDatabase.Close();

??? }

??? 添加完成后，該變頻器如果在線就完成初始化數據庫命令，初始化變頻器的功能碼。在軟件上顯示變頻器功能碼數據庫如圖4所示。

圖4??? 變頻器功能碼

??? 對控制軟件的數據庫中表的刪除及表中記錄的刪除和更新操作所采用的DAO類是一樣的，只是使用的指令不同，這里就不再贅述。變頻器功能碼表中的具體數據，要通過串口通信從相應的變頻器中獲得，這就要用到VC對計算機串口編程。

4??? 計算機串口通訊編程

??? 對于VC的計算機串口通信編程可以用多種方法實現。MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數據，因此，可在編寫計算機串口通信程序時使用MSComm控件。MSComm控件使用時比較方便，只要完成簡單的串口初始化設置，然后調用相應的讀寫函數即可完成計算機串口通信操作。但是，使用MSComm控件在設置通信參數時是成批進行的，即數據傳輸速率、奇偶校驗、數據位數和停止位數是作為一個參數進行設置的。這樣使通信參數的設置和修改不太靈活自如，因此，不采用MSComm控件進行串行通信編程。利用Windows通信API函數進行串口通信編程可以非常靈活地進行串口參數的配置，但編程非常復雜，專業化程度較高，因此也沒有采用。利用VC的標準通信函數inp，inpw，inpd，outp，outpw，outpd等直接對串口進行操作編程需要對硬件電路的結構原理非常了解，但這里并不需要對計算機的串口電路非常了解，因此同樣沒有采用。最終程序中應用的是第三方編寫的串行通信Cserial類。下面對CSerial類進行解釋。

??? CSerial::CSerial是類構造函數，不帶參數，負責初始化所有類成員變量。

??? CSerial::Open是打開通信端口的成員函數，帶兩個參數，一個是串行端口號，另一個是波特率。

??? CSerial::Close是關閉通信端口的成員函數。類析構函數調用這個函數，因此可不用顯式調用這個函數。

??? CSerial::SendData函數把數據從一個緩沖區寫到串行端口。它所帶的第一個參數是緩沖區指針，其中包含要被發送的資料。這個函數返回一些到端口的實際字節數。

??? CSerial::ReadDataWaiting函數返回等待在通信端口緩沖區中的數據，不帶參數。

??? CSerial::ReadData函數從端口接收緩沖區讀入數據。第一個參數是緩沖區指針，第二個參數是個整數值，給出緩沖區的大小。

??? 將CSerial.cpp和CSerial.h添加入源程序，在串口通信程序部分調用CSerial類的函數，可以很方便地完成通信功能。下面是在程序中用CSerial類編寫通信程序，完成的功能是按既定的通信協議向變頻器網絡下傳查詢指令，并接收從站返回的信息。如果連發三次都沒有接收到變頻器的應答信息就顯示變頻器為離線狀態。

??? CSerialSerial;

??? inti;

??? CStringm_mes;

??? Unsignedcharsend[14]={0x02,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x77,0x80,0x00,0x00,0x00};

??? for(i=1;i<=m_slname;i＋＋)

??? {

??????? send[2]=i;

??????? unsignedcharu=send[0];

??????? for(intl=1;l<13;l＋＋)

??????? {

??????? u=u^send[l];

??? }

??? send[13]=u;

??? showaf=send[10];

??? if(Serial.Open(m_port,m_baudrate))

??? {

??????? Serial.SendData(send,14);

??? }

??????? Sleep(200);

??? if(Serial.ReadDataWaiting())

??? {

??????? Serial.ReadData(recieve,14);

??? }

??? else

??? {

??????? Serial.SendData(send,14);

??????? Sleep(200);

??? if(Serial.ReadDataWaiting())

??? {

??????? Serial.ReadData(recieve,14);

??? }

??? else

??? {

??????? Serial.SendData(send,14);

??????? Sleep(200);

??????? if(Serial.ReadDataWaiting())

??????? {

??????? Serial.ReadData(recieve,14);

??????? }

??? else

????? {

??????? m_mes.Format("％disoffline",i);

??????? m_recc.InsertString(－1,m_mes);

??????? }

????? }

??? }

??? 在與變頻器的通信中要求計算機的串口號和通信速率是可變的。Open函數的兩個參數就是計算機的串口號和通信速率，在調用該函數初始化串口時，將這兩個參數按所希望的數賦值就可以正常通信了。如果要修改這兩個參數，只要將修改值賦給這兩個參數的變量，再調用一次Open函數從新初始化計算機串口即可。在Open函數中僅初始化了串口號、通信速率和8位數據位這三個參數，其它參數采用上一次串口初始化形成的參數數據。但是，在通信中還要求傳送的數據為二進制數據、偶校驗和有1位停止位，這就要求對Open函數進行修改。對Open函數的修改主要是對其中設備控制快（DCB）的修改。只要將舊的DCB結構改寫為以下結構即可。

??? GetCommState(m_hIDComDev,＆dcb);

??? dcb.BaudRate=nBaud;

??? dcb.ByteSize=8;

??? dcb.fParity=1;

??? dcb.fBinary=1;

??? dcb.Parity=EVENPARITY;

??? dcb.StopBits=ONESTOPBIT;

??? 經過上述修改后，用Open函數初始化的串口就符合傳送二進制數、偶校驗、8位數據位、1位停止位和波特率及端口可變的要求，計算機可以和變頻器進行正常的通信了。

5??? 組網實驗

??? 遠程控制軟件完成后進行組網實驗。網絡上用一臺計算機連接兩臺變頻器，對其中一臺變頻器執行正轉起動到30Hz的控制命令，軟件控制界面顯示如圖5所示。

圖5??? 變頻器器起動控制界面

6??? 結語

??? 本文主要介紹了實現變頻器遠程網絡控制的計算機控制軟件如何編寫。從軟件的功能框架，數據庫的操作和計算機串口通信3個方面進行了闡述，詳細說明了在VC環境下來編寫合乎我們要求的控制軟件的方法，具有一定的實際參考價值。