1、 引言

風力發電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，而其中軸承性能的好壞對齒輪箱的性能起著至關重要的作用。根據用戶要求，齒輪箱軸承出廠前要在模擬實際工況的試驗機上進行測試。即齒輪箱軸承需在不同轉速、載荷下進行性能試驗和壽命試驗。齒輪箱軸承轉速的改變是由變頻器驅動變頻電機實現的。變頻器運行頻率的設定有三種方法：一是通過面板手工調節，這種方式已經不能滿足頻率頻繁變化時使用需要。二是通過變頻器的外部接口，外接模擬信號來控制設定頻率。這種方式雖然簡單，但存在設定頻率不準確的問題，當外接模擬信號波動時，變頻器的設定頻率也隨之變化。三是通過變頻器的通訊口，利用參數設定指令來進行頻率參數設定。這種方法能準確地控制變頻器的頻率。下面以臺達vfd-b系列變頻器為例，介紹一種基于labview軟件利用串口實現工控機與變頻器間通訊，進行頻率參數設定、監視輸出電流的方法。

2、 通訊系統總體設計

本系統所采用的通訊方式是利用美國ni公司的工控機與臺達vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機的控制器為 nipxi-8106，自帶1個rs-232通訊串口。由于系統還需要與儀表和plc通訊，而且變頻器、儀表和plc三者之間的通訊協議不同，工控機另配有1塊串行通訊模塊nipxi-8431（含有兩個rs-485串口）。使用工控機rs-232串口和臺達變頻器的rs-485串口通訊，中間需加rs-232/rs-485轉換器，如圖1所示。如果使用串行通訊模塊nipxi-8431的rs-485串口，須用db-9連接器連接工控機的rs-485串口與變頻器的rs-485串口，如圖2所示

3 、系統硬件接口

臺達vfd-b系列變頻器的通訊口引腳定義、db-9連接器引腳定義、rs-232/rs-485轉換器的接線端子排列見表1。

臺達vfd-b系列變頻器通訊口使用的是水晶頭，只需壓兩根線，為了減少干擾，通訊線最好使用雙絞屏蔽線。使用工控機的rs-485通訊口時，須把db-9的4腳與8腳短接，然后連接變頻器的4：sg+，把db-9的5腳與9腳短接，然后連接變頻器的3：sg-，見圖3。使用工控機的rs-232通訊口時，接線方法是把rs-232/rs-485轉換器的d+/a連變頻器的4：sg+，d-/b連變頻器的3：sg-，見圖4。

3．1 通訊格式說明

在本系統中，工控機與變頻器通訊，工控機一側不僅要設置相應的通訊參數，如通訊地址，波特率，數據位，停止位，變頻器一側也有一些參數需要設置。兩者之間的通訊參數設置應一致。

3．2 臺達變頻器的參數設置

臺達變頻器的參數設置如表2所示。

參數設置完以后，變頻器需要重新上電，新的參數才會被應用。

3．3 工控機與變頻器通訊協議

臺達vfd-b系列變頻器使用modbus networks 通訊協議。而 modbus可使用ascⅱ或 rtu兩種資料編碼。ascⅱ編碼是將所要傳送的資料先轉換成相對的ascⅱ碼后再傳送，而rtu則是把資料直接傳送，不再經過轉換。下面以ascⅱ模式為例，說明工控機和變頻器的主要通信協議如下。

通訊功能碼有：

03h：讀出寄存器內容

06h：寫入一筆資料至寄存器

08h：回路偵測

10h：寫入多筆資料至寄存器

由于臺達變頻器運行頻率的單位是0.01hz，當需要的運行頻率是20

hz時，應寫入數值2000，轉換為十六進制是7d0h。頻率命令寫到內部設定參數2001h寄存器。

例如：對通訊地址01h，寫入2000（7d0h）至變頻器內部設定參數2001h寄存器，格式見表3。

在測試現場需要時刻觀察變頻器的輸出電流，判斷試驗機有無異常狀況。監視變頻器內部參數2104h寄存器可觀察變頻器的輸出電流。

例如：對通訊地址01h，讀出2104h寄存器的資料內容，格式見表4。

ascⅱ模式的檢查碼由通訊地址開始到數據內容結束加起來的值，然后取2的補碼。

以表3詢問訊息為例檢查碼為：

01h+06h+20h+01h+07h+d0h=ffh，然后取2的補碼=01h。

4、 通訊系統軟件設計

labview語言是美國ni公司為適應計算機和軟件技術的發展、加快儀器的開發和完善其功能而推出的。它使用圖形化編程語言編程，執行程序的順序是由數據流決定的，而不是傳統文本語言的按命令行順序連續執行。labview語言具有界面友好、易學易懂、開發周期短等優點，廣泛應用于儀器控制、數據采集、數據分析和數據顯示等領域。

在labview中進行串口通訊主要利用visa函數。 包括visa configure serial port 、visa write、 visa read 、 visa close等 vi。 利用串口發送數據，讀取數據的程序如下：

第一步：初始化端口，設定端口號、波特率、數據位、停止位、奇偶校驗等。

第二步：利用visa write.vi 發送數據。

第三步：如需從串口讀取數據，可利用visa read.vi 讀取數據。

第四步：如串口不再使用，可利用visa close .vi關閉串口。

在labview 2009基本串行寫入和讀取程序框圖如圖5。

5、 結束語

本文的創新點在于利用labview實現工控機與變頻器通訊，通過工控機的串行端口來控制變頻器，可以方便、直觀地控制變頻器的運行，監視變頻器的運行狀態，設置變頻器的參數，實現變頻器的聯網及遠程控制。

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