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1、基于日普变频器的串行通信程序浅析引言计算机串行通信是计算机与控制设备(如变频器)进行数据传送的一种通信方式,也是实现工业自动控制经常用到的通信模式。每一种通信方式都严格约定了与其对应的通信协议。要确保计算机与变频器之间能正常通信,就必须遵照变频器通信协议编写通信程序。本文就带有rs-485通信接口的日普变频器作为研究对象,设计了变频器网络监控的方案,实现了对变频器各项参数的在线监视和控制。以下就围绕如何在c+builder编程环境下,利用api函数编写计算机与日普变频器(rp3200)之间的串行通信程序进行阐述。串行通信串行通信在工业系统控制的范畴中一直占据着极其重要的地位,串行端口(rs-2
2、32)是计算机上的标准配置,常用于连接调制解调器来传输数据,在计算机的硬件设备管理器中可以看到,定义为com1、com2等。常用的串行通信方式有两种,分别是rs-232和rs-485,本文以rs-485方式为例进行介绍。使用c+builder api函数编写通信程序c+builder本身不提供单独的串行通信组件,这不是说它不能使用这项功能,而是必须使用一些windowsapi函数来达到这个目的。windowsapi是由操作系统提供的函数,这些函数可以为程序设计人员提供相当多的执行功能,就连操作系统本身也是由这些api函数所组成,由于已经将win32api均声明进去了,因此在中使用api时只要直
3、接使用即可。使用时必须以api函数的定义使用,才可以得到正确的结果,尤其参数的定义更是重要,使用时必须注意和定义相符,否则执行结果将会出错,以下就先说明这些必备的函数。c+builder中与串行通信相关的api函数c+builder本身并不提供单独的串行通信组件,而是使用一些windowsapi的函数来达到此目的。这些函数是由操作系统所提供,可以为程序设计人员提供相当多的执行功能。api中与串行通信相关的函数约有20个,以下对经常使用的函数作以讨论。打开串行端口hcomm=createfile(comno,generic_read|generic_write,0,null,open_exist
4、ing,1,0)函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值,程序使用此返回值进行相关的串行端口操作。comno:定义串行端口号,为com1、com2等。generic_read|generic_write:对串行端口的读/写操作。0:是否共享串行端口,通常不会将串行端口与其它程序共享,因此设为0,否则为1。null:函数的返回值hcomm是否可被子程序继承,此处设为不可继承。open_exisTIng:打开端口的方式,串行端口是一种设备,必须指定为open_exisTIng方式。1:使用同步或异步方式传输数据,变频器为异步方式,因此设为1。0:由于使用串行端口编程,设为
5、0。得到串行端口状态getcommstate(hcomm,函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值。dcb:串行端口控制块地址,负责对串行端口参数进行设置,具体参数如下:dcb.baudrate:设置串行端口的波特率,有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s几种,一般为:9600kb/s。dcb.bytesize:设置串行端口的数据位数,有5、6、7、8几种,变频器数据位数为8。dcb.parity:设置串行端口的校验位检查,有none、even、odd几种,设为none。dcb.stopbits:设置串行端口的停止位数,有1、1.5、2几种,变频器的
6、停止位数为1。设置串行端口状态setcommstate (hcomm,函数参数定义与getcommstate()函数相同。向串行端口写数据writefile(hcomm,senddata,bs,函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值。senddata:写数据的地址。bs:写入数据的字节数。lrc:被写入的数据地址。null:写入数据的同步检查,串行端口采用同步通信时可以设为null。清除串行端口的错误或将串行端口当前的数据状态送至输入缓冲区clearcommerror(hcomm,函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值。dwerror:返
7、回错误信息代码。cs:指向串行端口状态的结构变量。从串行端口的输入缓冲区读出数据readfile(hcomm,inbuff,cs.cbinque,函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值。inbuff:指向用来存储数据的地址。cs.cbinque:读取数据的字节数。nbytesread:总的读取字节数。null:如果不进行后台工作,串行端口设为null。关闭串行端口closehandle(hcomm)函数参数定义如下:hcomm:createfile()函数的返回值。变频器的监控系统设计硬件连接框图本文设计的监控系统采用平衡发送和差分接收方式实现通信。由于传输线通常使
8、用双绞线,又是差分传输,所以有极强的抗共模干扰的能力。rs-485最大的通信距离可达1219m,rs-485最大传输速率为10mb/s。rs-485采用半双工工作方式,支持多点数据通信。总线网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构。rs-485总线一般最大支持32个节点。本设计采用带有rs-485接口的日普变频器(rp3200)控制电机运转,上位计算机和变频器进行通讯,计算机通过读写变频器的参数来监控变频器的运行状态。上位机为主控计算机,下位机为被控变频器(最多为31个)。主控和被控之间的串行控制信号始终是主控启动传送,被控对此作出响应。某一个时刻,主控和一个被控进行信号传送,所以要预先给每个被控
9、分配地址号,并由主控指定地址执行发送。被控接收到主控来的信号后执行其功能,并返回应答给主控。由于计算机本身支持rs-232串行通信方式,所以需要用rs-232与rs-485转换器将计算机与变频器连接起来。上位机与变频器控制组网结构如图1所示。变频器通信功能设置此变频器控制命令和方式有三种:数字面板控制、端子控制和rs-485通讯控制,变频器的默认出厂设置为变频器控制面板控制,这不符合我们与pc机通讯的要求,为了能使变频器与 pc机之间通讯,我们对变频器作如下设置:操作方式选择在数字面板中选择参数设定,将运行方式按表1设置为rs-485运行方式。通信参数设定通信地址设定:定义设备地址 1 31,
10、在线不允许两个设备占用一个地址传送中断检测时间:设定 范围为:0-60sec通信规格设定:接口:rs-485 同步方式:异步传输参数:波特率:可从 1200,2400,4800,9600,19200 等中选择停止位:固定为 1位变频器通信命令介绍通信数字符格式数字符格式如图2所示。1位起始位,8位数据位,奇校验,1位停止位。纠错方法在信息后加checksum, checksum等于所有字节(hex)之和的最后一字节,转换为ascii码。数据包格式类似modbus ascii格式,格式如下。header akp1p0 d3d2d1d0 s delimiter格式解析:【header】:3ah【d
11、elimiter】:0dh,0aha、k、p1p0、d3d2、d1d0、s分别为单字节十六进制数,转换为ascii码。【a】:从机(变频器)地址。变频器地址范围为(131),a必须存在。注:地址a=00h时对所有从机有效,且所有从机不回送响应信息。故a=00h只能发送运行命令操作。【k】:数据包功能代码。【p1p0】:参数序号。参数标号,两字节十六进制数。【d3d2d1d0】:参数值:去掉小数点的参数值,共四字节的十六进制数,先发高位,后发低位。【s】:和校验字。s是上面所有字节十六进制之和(a+k+p1p0+d3+d2+d1+d0)取最后一字节(bit7-bit0)值,转换为ascii码。其
12、中k、p、d3d2d1d0参数定义如表3所示。计算机与变频器串行通信程序实现通信主程序的设计架构设计通信主程序的主要功能是:实现计算机对变频器的运行控制和状态监视,即构成一个闭环监控系统。程序设计架构如图3示。例1:变频起运行参数设定1#变频器在运行状态下改变它的“设定频率”为35.00hz方法如下:35.00去掉小数为3500d=0dacha=1=01h (变频器地址为“01h”)k=04h (运行参数设定为“04h”)p1p0=0001h (运行时设定频率为“0001h”)d3=00h (数据高字节为“00h”)d2=00h (数据次高字节为“00h”)d1=0dh (数据次字节为“0dh
13、”)d0=ach (数据低字节为“ach”)s=c9h (和校验字节为“c9h”)(s=0bh+04h+00h+01h+00h+00h+00h+0dh+ach=c9h)主机先后依次发送字节如下的数据包ascii:3ah,30h,42h,30h,34h,30h,30h,30h,31h,30h,30h,30h,30h,30h,44h,41h,43h,43h,39h,0dh,0ah变频器回复主机相同数据。部分通信代码如下:打开通讯端口代码char *comno;dcb dcb;string temp;temp=“com”+inttostr(rdcom-itemindex+1);comno=temp.
14、c_str() ;hcomm=createfile(comno,generic_read|generic_write,0,null,open_exisTIng,0,0);if(hcomm=invalid_handle_value)statusbar1-simpletext=“打开通信端口错误!”;return;elsestatusbar1-simpletext=“端口已打开!”;sleep(100);getcommstate(hcomm,dcb.baudrate=cbr_9600;dcb.bytesize =8;dcb.parity =noparity;dcb.stopbits =onesto
15、pbit;setcommstate(hcomm,if(!setcommstate(hcomm,statusbar1-simpletext=“通信端口设置错误!”;closehandle(hcomm);return;发送数据代码int i=0;unsigned char sends21;unsigned long lrc,bs;sends0=3ah; /headersends1=30h; /asends2=31h;sends3=30h;/ksends4=34h;sends5=30h; /p1sends6=30h;sends7=30h; /p0sends8=31h;sends9=30h; /d3s
16、ends10=30h;sends11=30h;/d2sends12=30h;sends13=30h; /d1sends14=44h;sends15=41h; /d0sends16=43h;sends17=43h; /ssends18=39h;sends19=0dh; /delimitersends20=0ah;for(i=0;i+;i21)if(hcomm=0)return;writefile(hcomm,sends,1,接收数据代码int ln;unsigned long lrc,bs;char inbuff1024;dword nbytesread,dwevent,dwerror;coms
17、tat cs;if(hcomm=0)mreceive-text=“读取过程有问题,已跳出!”;return;if(hcomm=invalid_handle_value)mreceive-text=“读取过程有问题,已跳出!”;return;clearcommerror(hcomm,if(cs.cbinque)readfile(hcomm,inbuff,cs.cbinque,inbuffcs.cbinque=0;mreceive-text=inbuff;interceptrece(mreceive-text);elsemreceive-text=“未读取到数据!”;以上代码在winxp sp2操作系统, c+builder6 编程环境下调试编译通过。结语通过对带有rs-485通信接口的日普系列变频器的研究,设计了可行的变频器网络监控系统方案,在c+builder编程环境下,利用api函数,实现了变频器各项参数的在线监测与控制。提高了变频器控制的自动化水平。
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