用C++ Builder實(shí)現組態(tài)王實(shí)時(shí)監控艾默生變頻器

1 引言

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/149569.htm

　　工業(yè)自動(dòng)化通用組態(tài)軟件——組態(tài)王軟件系統與最終工程人員使用的具體的變頻器或現場(chǎng)部件無(wú)關(guān)。對于不同的硬件設施，只需為組態(tài)王配置相應的通訊驅動(dòng)程序即可。組態(tài)王支持的硬件設備包括：可編程控制器plc、智能模塊、板卡、智能儀表、變頻器等。工程人員可以把每一臺下位機看作一種設備，而不必關(guān)心具體的通訊協(xié)議，使用時(shí)只需要在組態(tài)王的設備庫中選擇設備的類(lèi)型完成安裝即可，使驅動(dòng)程序的配置更加方便。

　　窯爐監控系統是為滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，減少能耗，提高效率而設計的，它的實(shí)現必須要借助一定的軟件及硬件條件，通過(guò)變頻器控制風(fēng)機從而控制窯內多個(gè)點(diǎn)的溫度及通風(fēng)量，保質(zhì)保量的完成出磚要求。因此，對變頻器的監控就顯得十分重要。

　　窯爐實(shí)時(shí)監控系統以組態(tài)王畫(huà)面為主要運行畫(huà)面，首先在組態(tài)王界面上對被監控系統的參數。進(jìn)行設置，然后起動(dòng)，在組態(tài)王的界面上可以動(dòng)態(tài)。顯示下位機的運行狀態(tài)、測量參數、作業(yè)位置以及完成對多個(gè)變頻器具體性能指標的測試等。由于組態(tài)王只提供這類(lèi)變頻器的驅動(dòng)程序，沒(méi)有提供其通訊協(xié)議，因此在功能并不很強大的組態(tài)王內部直接開(kāi)發(fā)變頻器的通訊協(xié)議是有較大難度的。

2 c++ builder作為后臺間接實(shí)現組態(tài)王與變頻器的通訊

　　本文采取的方法是：利用c++ builder 提供的串行通訊功能，實(shí)現與變頻器的通訊，再利用bcb的dde功能完成組態(tài)王與c++builder之間的動(dòng)態(tài)數據交換。這樣就把從變頻器采集到的外部信號通過(guò)c++builder間接動(dòng)態(tài)地顯示在組態(tài)王界面上。其系統的結構圖如圖1所示。

3 c++ builder與變頻器之間串行通信的實(shí)現

　　串行通訊 （serial communication）指的是兩個(gè)欲交換信息者的信息流動(dòng)，其信息流動(dòng)的方式是一個(gè)位接一個(gè)位，有順序的由一端向另一端流動(dòng)。帶異步通訊適配器的pc機與變頻器只有滿(mǎn)足如下條件，才能互聯(lián)通信：帶有異步通訊接口的變頻器與帶異步通訊適配器的pc機互聯(lián)；雙方采用的總線(xiàn)標準一致，否則要通過(guò)“總線(xiàn)標準變換單元”變換之后才能互聯(lián)；雙方的初始化、波特率、數據位數、停止位數、奇偶校驗都相同；要對變頻器的通訊協(xié)議分析清楚，嚴格的按照協(xié)議的規定及幀格式編寫(xiě)pc機的通訊程序。變頻器中配有通訊機制，一般不需要用戶(hù)編程。pc機與艾默生變頻器不能直接連接，要通過(guò)電纜進(jìn)行rs232、rs485的變換。

　　3.1 c++ builder與變頻器的通訊協(xié)議

　　協(xié)議是一系列的定義了計算機應該怎樣管理通信的規則。協(xié)議可以規定數據應該以什么格式進(jìn)行傳遞和每個(gè)節點(diǎn)在什么時(shí)間以及以什么方式進(jìn)行傳遞。除了數據通道以外，一個(gè)連接可以使用其它線(xiàn)線(xiàn)路來(lái)表示什么時(shí)候一個(gè)發(fā)送者有數據要發(fā)送，什么時(shí)候一個(gè)接收者能夠接收新數據或者其它控制或狀態(tài)信息。

　　3.2艾默生變頻器的通訊協(xié)議

　　變頻器通訊協(xié)議為modbus協(xié)議，除了支持常用的寄存器的讀寫(xiě)外，還擴充了部分命令對變頻器功能碼進(jìn)行管理。modbus協(xié)議同時(shí)支持rtu模式和ascii模式，本文采用rtu模式。對應的幀格式如圖2所示。

　　3.3 c++ builder中通訊協(xié)議的實(shí)現

　　在c++builder中mscomm控件可以采用輪詢(xún)或事件驅動(dòng)的方法從端口獲取數據。這里采用的是事件驅動(dòng)的方法。就是在一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)候，讓程序自動(dòng)的跳到一段程序。該控件的oncomm事件執行這個(gè)功能。oncomm程序負責對諸如在串口的硬件中斷或者一個(gè)軟件緩存的計數器到達了一個(gè)觸發(fā)值這樣的事件時(shí)做出反應。在bcb的classwizard中為新創(chuàng )建的通信控件定義成員對象，通過(guò)該對象可以對串口屬性進(jìn)行設置。通過(guò)設定其settings、commport、inputmode、handshaking、portopen屬性來(lái)實(shí)現設定bcb的通訊協(xié)議。這里設定settings屬性為：9600，n，8，1，即該協(xié)議的波特率為9600，無(wú)奇偶校驗，每個(gè)字符的數據位為8位。

4 bcb與組態(tài)王軟件數據交換的實(shí)現

　　“組態(tài)王”之間通訊的實(shí)現主要是通過(guò)“組態(tài)王”提供的動(dòng)態(tài)數據交換 （dde）來(lái)完成的。dde是windows平臺上的一個(gè)完整的通信協(xié)議，它使應用程序能彼此交換數據和發(fā)送指令。dde過(guò)程可以比喻為兩個(gè)人的對話(huà)。提問(wèn)的一方稱(chēng)為“顧客”（client），回答的一方稱(chēng)為“服務(wù)器”server）。一個(gè)應用程序可以同時(shí)是“顧客”、“服務(wù)器”：當它向其他程序中請求數據和時(shí)，它充當的是“顧客”若有其他程序需要它提供數據，它又成了“服務(wù)器”這里關(guān)鍵要實(shí)現的是。“組態(tài)王”作為顧客程序從bcb得到數據。使bcb成為“服務(wù)器”很簡(jiǎn)單，只需在“組態(tài)王”中設置服務(wù)器程序的三個(gè)標識名（應用程序名、主題名、項目名），并把vb應用程序中提供數據的窗體的linkmode屬性設置為1，不必在vb中增加任何程序。值得注意的是，將vb窗口的屬性設定成和在組態(tài)王中定義dde設備時(shí)的“話(huà)題名”一樣；在組態(tài)王定義要顯示的變量時(shí)，選擇“項目名”為要顯示bcb的textbox控件名。這樣組態(tài)王界面上可以顯示出指定的bcb可執行文件中指定的textbox控件的值。

5 一種通過(guò)用bcb做控件實(shí)現組態(tài)王監控變頻器的方法

　　利用bcb中能生成activex控件的項目編寫(xiě)器new-》other-》activex-》activeform，編寫(xiě)相關(guān)程序實(shí)現控制變頻器的功能，并通過(guò)bcb自帶的view工具欄中的typelibrary工具來(lái)編譯生成控件，此控件經(jīng)打包可生成在組態(tài)王中認始的ocx控件，此控件同樣可設置是否具有可讀可寫(xiě)的屬性，此屬性是在typeliabrary工具中設置編譯后得到的，需要幾個(gè)參數，其各是什么屬性，完全可以自由添加，非常簡(jiǎn)單方便。并可通過(guò)bcb相關(guān)程序，設置相關(guān)屬性對內對外的具體連接功能。實(shí)際上，此過(guò)程實(shí)現的就是變頻器與bcb控件的通信，控件與組態(tài)王的通信，此方式彌補了組態(tài)王中不提供的相關(guān)變頻器等的驅動(dòng)程序，而無(wú)法利用組態(tài)王的缺陷，可通過(guò)bcb方便實(shí)現相關(guān)功能的驅動(dòng)，而又間接實(shí)現了組態(tài)王控制變頻器等的驅動(dòng)。實(shí)際bcb與變頻器等的通信也非常簡(jiǎn)便，只要確定了通信協(xié)議，就可利用mscomm控件，方便的編寫(xiě)通信程序，實(shí)現變頻器等的控制。用bcb制作通用控件嵌入組態(tài)王從而實(shí)現組態(tài)王與變頻器的通訊，其運行畫(huà)面如圖3所示。

6 結束語(yǔ)

　　當用bcb作為后臺時(shí)，當系統開(kāi)始運行前，要求首先運行c++builder的可執行文件作為后臺運行程序，然后才能運行組態(tài)王系統。當變頻器發(fā)送數據的時(shí)候，由bcb接受到此數據，再通過(guò)組態(tài)王提供的dde功能，將該數據顯示到組態(tài)王界面上。這樣就把從變頻器采集到的外部信號通過(guò)bcb間接動(dòng)態(tài)的顯示在組態(tài)王界面上。該方法實(shí)現了組態(tài)王對變頻器的實(shí)時(shí)監控。經(jīng)過(guò)測試可知，系統的實(shí)時(shí)響應速度能達到ms級，并且這種實(shí)現系統實(shí)時(shí)監控的方法可移植性強，對于監控其他類(lèi)型可編程控制器plc或單片機也適用。

　　當用bcb制作控件時(shí)，只要用bcb制作完相應功能的控件就可實(shí)現脫離bcb環(huán)境，作為普通的ocx控件應用于組態(tài)王，非常簡(jiǎn)便。此方法彌補了組態(tài)王沒(méi)有相關(guān)驅動(dòng)程序，而無(wú)法實(shí)現應用組態(tài)王的缺陷，值得推廣應用。在兗礦鮑店磚窯監控系統中，我們利用了bcb作為后臺間接實(shí)現組態(tài)王對變頻器的控制。其窯爐一鼓風(fēng)機變頻控制監控畫(huà)面如圖4所示。經(jīng)現場(chǎng)調試運行后，所得反饋效果良好。

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