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引言 計算機串行通信是計算機與控制設備（如變頻器）進(jìn)行數據傳送的一種通信方式，也是實(shí)現工業(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格約定了與其對應的通信協(xié)議。要確保計算機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(xiě)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象，設計了變頻器網(wǎng)絡(luò )監控的方案，實(shí)現了對變頻器各項參數的在線(xiàn)監視和控制。以下就圍繞如何在c++builder編程環(huán)境下，利用api函數編寫(xiě)計算機與日普變頻器（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)系統控制的范疇中一直占據著(zhù)極其重要的地位，串行端口（rs-232）是計算機上的標準配置，常用于連接調制解調器來(lái)傳輸數據，在計算機的硬件設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++builder api函數編寫(xiě)通信程序 c++builder本身不提供單獨的串行通信組件，這不是說(shuō)它不能使用這項功能，而是必須使用一些windowsapi函數來(lái)達到這個(gè)目的。windowsapi是由操作系統提供的函數，這些函數可以為程序設計人員提供相當多的執行功能，就連操作系統本身也是由這些api函數所組成，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函數的定義使用，才可以得到正確的結果，尤其參數的定義更是重要，使用時(shí)必須注意和定義相符，否則執行結果將會(huì )出錯，以下就先說(shuō)明這些必備的函數。 c++builder中與串行通信相關(guān)的api函數 c++builder本身并不提供單獨的串行通信組件，而是使用一些windowsapi的函數來(lái)達到此目的。這些函數是由操作系統所提供，可以為程序設計人員提供相當多的執行功能。api中與串行通信相關(guān)的函數約有20個(gè)，以下對經(jīng)常使用的函數作以討論。 打開(kāi)串行端口 hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write， 0，null，open_existing，1，0） 函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值，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，為com1、com2等。 generic_read|generic_write：對串行端口的讀/寫(xiě)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，因此設為0，否則為1。 null：函數的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設為不可繼承。 open_existing：打開(kāi)端口的方式，串行端口是一種設備，必須指定為open_existing方式。 1：使用同步或異步方式傳輸數據，變頻器為異步方式，因此設為1。 0：由于使用串行端口編程，設為0。 得到串行端口狀態(tài) getcommstate（hcomm，&dcb） 函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值。 dcb：串行端口控制塊地址，負責對串行端口參數進(jìn)行設置，具體參數如下： dcb.baudrate：設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：設置串行端口的數據位數，有5、6、7、8幾種，變頻器數據位數為8。 dcb.parity：設置串行端口的校驗位檢查，有none、even、odd幾種，設為none。 dcb.stopbits：設置串行端口的停止位數，有1、1.5、2幾種，變頻器的停止位數為1。 設置串行端口狀態(tài) setcommstate （hcomm，&dcb） 函數參數定義與getcommstate（）函數相同。 向串行端口寫(xiě)數據 writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null） 函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值。 senddata：寫(xiě)數據的地址。 bs：寫(xiě)入數據的字節數。 lrc：被寫(xiě)入的數據地址。 null：寫(xiě)入數據的同步檢查，串行端口采用同步通信時(shí)可以設為null。 清除串行端口的錯誤或將串行端口當前的數據狀態(tài)送至輸入緩沖區 clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs） 函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值。 dwerror：返回錯誤信息代碼。 cs：指向串行端口狀態(tài)的結構變量。 從串行端口的輸入緩沖區讀出數據 readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值。 inbuff：指向用來(lái)存儲數據的地址。 cs.cbinque：讀取數據的字節數。 nbytesread：總的讀取字節數。 null：如果不進(jìn)行后臺工作，串行端口設為null。 關(guān)閉串行端口 closehandle（hcomm） 函數參數定義如下： hcomm：createfile（）函數的返回值。 變頻器的監控系統設計 硬件連接框圖 本文設計的監控系統采用平衡發(fā)送和差分接收方式實(shí)現通信。由于傳輸線(xiàn)通常使用雙絞線(xiàn)，又是差分傳輸，所以有極強的抗共模干擾的能力。rs-485最大的通信距離可達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)數據通信。總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲一般采用終端匹配的總線(xiàn)型結構。 rs-485總線(xiàn)一般最大支持32個(gè)節點(diǎn)。 本設計采用帶有rs-485接口的日普變頻器（rp3200）控制電機運轉，上位計算機和變頻器進(jìn)行通訊，計算機通過(guò)讀寫(xiě)變頻器的參數來(lái)監控變頻器的運行狀態(tài)。上位機為主控計算機，下位機為被控變頻器（最多為31個(gè)）。主控和被控之間的串行控制信號始終是主控啟動(dòng)傳送，被控對此作出響應。某一個(gè)時(shí)刻，主控和一個(gè)被控進(jìn)行信號傳送，所以要預先給每個(gè)被控分配地址號，并由主控指定地址執行發(fā)送。被控接收到主控來(lái)的信號后執行其功能，并返回應答給主控。由于計算機本身支持rs-232串行通信方式，所以需要用rs-232與rs-485轉換器將計算機與變頻器連接起來(lái)。上位機與變頻器控制組網(wǎng)結構如圖1所示。 
此變頻器控制命令和方式有三種：數字面板控制、端子控制和rs-485通訊控制，變頻器的默認出廠(chǎng)設置為變頻器控制面板控制，這不符合我們與pc 機通訊的要求，為了能使變頻器與 pc機之間通訊，我們對變頻器作如下設置： 操作方式選擇 在數字面板中選擇參數設定，將運行方式按表1設置為rs-485運行方式。
通信參數設定 通信地址設定：定義設備地址 1 – 31，在線(xiàn)不允許兩個(gè)設備占用一個(gè)地址 傳送中斷檢測時(shí)間：設定 范圍為：0-60sec 通信規格設定： 接口：rs-485 同步方式：異步 傳輸參數： 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 通信數字元格式 數字元格式如圖2所示。
糾錯方法 在信息后加checksum， checksum等于所有字節（hex）之和的最后一字節，轉換為ascii碼。 數據包格式 類(lèi)似modbus ascii格式，格式如下。 header akp1p0 d3d2d1d0 s delimiter 格式解析： 【header】：3ah 【delimiter】：0dh，0ah a、k、p1p0、d3d2、d1d0、s分別為單字節十六進(jìn)制數，轉換為ascii碼。 【a】：從機（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)對所有從機有效，且所有從機不回送響應信息。故a=00h只能發(fā)送運行命令操作。 【k】：數據包功能代碼。 【p1p0】：參數序號。參數標號，兩字節十六進(jìn)制數。 【d3d2d1d0】：參數值：去掉小數點(diǎn)的參數值，共四字節的十六進(jìn)制數，先發(fā)高位，后發(fā)低位。 【s】：和校驗字。s是上面所有字節十六進(jìn)制之和（a+k+p1p0+d3+d2+d1+d0）取最后一字節（bit7-bit0）值，轉換為ascii碼。 其中k、p、d3d2d1d0參數定義如表3所示。
通信主程序的設計架構 設計通信主程序的主要功能是：實(shí)現計算機對變頻器的運行控制和狀態(tài)監視，即構成一個(gè)閉環(huán)監控系統。程序設計架構如圖3示。
1#變頻器在運行狀態(tài)下改變它的“設定頻率”為35.00hz 方法如下： 35.00去掉小數為3500d=0dach a=1=01h （變頻器地址為“01h”） k=04h （運行參數設定為“04h”） p1p0=0001h （運行時(shí)設定頻率為“0001h”） d3=00h （數據高字節為“00h”） d2=00h （數據次高字節為“00h”） d1=0dh （數據次字節為“0dh”） d0=ach （數據低字節為“ach”） s=c9h （和校驗字節為“c9h”） �。╯=0bh+04h+00h+01h+00h+00h+00h+0dh+ach=c9h） 主機先后依次發(fā)送字節如下的數據包ascii： 3ah，30h，42h，30h，34h，30h，30h，30h，31h，30h，30h，30h，30h，30h，44h，41h，43h，43h，39h，0dh，0ah 變頻器回復主機相同數據。 部分通信代碼如下： 打開(kāi)通訊端口代碼 char *comno; dcb dcb; string temp; 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(kāi)通信端口錯誤！”; return; } else statusbar1-》simpletext=“端口已打開(kāi)！”; 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=“通信端口設置錯誤！”; closehandle（hcomm）; return; } 發(fā)送數據代碼 int i=0; unsigned char sends［21］; unsigned long lrc，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）; } 接收數據代碼 int ln; unsigned long lrc，bs; char inbuff［1024］; dword nbytesread，dwevent，dwerror; comstat cs; if（hcomm==0） { mreceive-》text=“讀取過(guò)程有問(wèn)題，已跳出！”; return; } if（hcomm==invalid_handle_value） { mreceive-》text=“讀取過(guò)程有問(wèn)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=“未讀取到數據！”; 以上代碼在winxp sp2操作系統， c++builder6 編程環(huán)境下調試編譯通過(guò)。 結語(yǔ) 通過(guò)對帶有rs-485通信接口的日普系列變頻器的研究，設計了可行的變頻器網(wǎng)絡(luò )監控系統方案，在c++builder編程環(huán)境下，利用api函數，實(shí)現了變頻器各項參數的在線(xiàn)監測與控制。提高了變頻器控制的自動(dòng)化水平。 |
