基于Visual C++環(huán)境的變頻器聯(lián)網(wǎng)控制

　　引言

　　變頻器是工業(yè)自動(dòng)化系統中的基本拖動(dòng)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(chǎng)環(huán)境比較惡劣，不適合于人在現場(chǎng)對變頻器進(jìn)行控制，那么就需要對變頻器進(jìn)行遠程的聯(lián)網(wǎng)控制。

　　1 基本組成

　　將變頻器的RS485串口通過(guò)RS232/485轉換器連接到計算機的串口組成網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統主要由三部分組成。

　　第一部分是變頻器的網(wǎng)絡(luò )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(jīng)過(guò)RS485轉換芯片（如MAX485）對外形成的一個(gè)RS485接口，通過(guò)這個(gè)接口可以將變頻器接進(jìn)控制網(wǎng)絡(luò )。軟件部分是變頻器的通信程序。通過(guò)這個(gè)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(dòng)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(fā)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(gè)程序有人機對話(huà)功能，對變頻器的狀態(tài)可以進(jìn)行遠程監視與控制，對變頻器的參數能進(jìn)行修改?？傊?，人在現場(chǎng)可以對變頻器進(jìn)行的操作在這個(gè)控制軟件上都應該可以實(shí)現。

　　第三部分是通信協(xié)議。這是計算機與變頻器之間進(jìn)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(gè)通信協(xié)議所規定的信息格式進(jìn)行編寫(xiě)的。

　　由這三部分構成的變頻器遠程控制網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )組態(tài)圖如圖1所示。

　　2 在VC環(huán)境下編寫(xiě)計算機控制軟件

　　用VC編寫(xiě)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(lèi)選用CFormView類(lèi)。主界面顯示了所控制的網(wǎng)絡(luò )中變頻器的構成及地址。各個(gè)變頻器的詳細信息顯示選用了CpropertyPage類(lèi)作對話(huà)框。CpropertyPage類(lèi)是從Cobjec類(lèi)一路繼承發(fā)展而來(lái)，可以被看作是標簽對話(huà)框?？刂栖浖楦鱾€(gè)變頻器顯示了兩個(gè)方面的詳細信息：一個(gè)是變頻器的功能碼信息，另一個(gè)是變頻器的遠程控制和當前狀態(tài)。這兩方面信息的顯示每個(gè)都是用CpropertyPage類(lèi)對話(huà)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(jìn)行，所以應用Tab控件來(lái)進(jìn)行分組選擇切換。對于變頻器的遠程控制和當前狀態(tài)界面我們調用了一些Text、Edit和Button控件。這些控件通過(guò)消息〔如BN_CLICKED,UpdateData(TRUE)等信息〕與相應的子程序相關(guān)聯(lián)。一旦我們對變頻器進(jìn)行控制動(dòng)作或程序收到變頻器的反饋信息，界面就會(huì )有相應的變化。整個(gè)控制軟件的程序流程如圖2所示。

　　從流程圖上可以看出控制軟件要求能不斷地得到聯(lián)網(wǎng)變頻器的狀態(tài)，這就要求控制軟件不停地下發(fā)變頻器的狀態(tài)查詢(xún)指令。這個(gè)功能通過(guò)在程序里設定了一個(gè)計時(shí)器SetTimer(1,10000,NULL)完成。定時(shí)器使控制軟件每10s對變頻器進(jìn)行一次狀態(tài)查詢(xún)，檢查變頻器是否在線(xiàn)。如果在線(xiàn)就會(huì )反映這個(gè)變頻器當前的各種狀態(tài)，如果不在線(xiàn)會(huì )有相應的提示信息顯示。計算機與變頻器組網(wǎng)時(shí)軟件的主界面圖如圖3所示。

　　控制軟件界面上顯示的網(wǎng)絡(luò )信息和各個(gè)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(wǎng)絡(luò )中各個(gè)變頻器狀態(tài)信息的獲得則要通過(guò)計算機串口上傳至現場(chǎng)的變頻器運行數據實(shí)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(jìn)行操作的。

　　3 應用DAO技術(shù)操作數據庫

　　數據庫是現代計算機應用的一個(gè)重要組成部分，是人們有效地進(jìn)行數據存儲、共享和處理的工具。有兩種主要的數據庫類(lèi)型，即平面數據庫和關(guān)系數據庫。簡(jiǎn)而言之,平面數據庫是一組記錄的集合,數據庫中的每一個(gè)記錄都是由字段構成的，第一個(gè)字段則包含了與本條記錄相關(guān)的特定信息。關(guān)系數據庫就像是由若干個(gè)平面數據庫連接在一起形成的。采用關(guān)系數據庫能夠建立一個(gè)記錄集合與另一個(gè)記錄集合之間的關(guān)系。在關(guān)系數據庫中,每一個(gè)記錄集合稱(chēng)為一張表,表之間的連接是通過(guò)關(guān)鍵字實(shí)現的,關(guān)鍵字用來(lái)確定一條記錄的值。

　　這個(gè)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(wǎng)絡(luò )的信息和網(wǎng)絡(luò )中各個(gè)變頻器的參數。數據庫用Access建立，應用DAO作為數據庫的訪(fǎng)問(wèn)接口。MicrosoftJet為像Access和VisualBasic這樣的產(chǎn)品提供了數據引擎。DAO是使用MicrosoftJet數據庫引擎來(lái)訪(fǎng)問(wèn)數據庫的。VisualC＋＋6.0提供了對DAO的封裝，MFCDAO類(lèi)封裝了DAO的大部分功能，從而使VC程序可以使用MFCDAO類(lèi)方便地進(jìn)行數據庫訪(fǎng)問(wèn)。

　　下面具體敘述是如何利用數據庫完成軟件的網(wǎng)絡(luò )控制功能。首先用Access建立變頻器網(wǎng)絡(luò )的信息表，然后程序中建立一個(gè)基類(lèi)為CdaoRecordset（DAO中封裝的一個(gè)類(lèi)）的類(lèi)Cdata，該類(lèi)與數據庫中的變頻器網(wǎng)絡(luò )信息表相聯(lián)系。當要在網(wǎng)絡(luò )中添加一個(gè)變頻器時(shí)，不僅要在變頻器網(wǎng)絡(luò )信息表上進(jìn)行添加數據操作，還要在數據庫中添加一個(gè)關(guān)于該變頻器功能碼的新表。對變頻器網(wǎng)絡(luò )信息表的添加操作用了一個(gè)CdaoRecordset類(lèi)數據庫指針m_leftptr。CdaoRecordset類(lèi)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(gè)新增變頻器功能碼的新表，需要設定一個(gè)CdaoDatabase類(lèi)的變量。CdaoDatabase類(lèi)是對DAO數據庫對象的封裝，它代表了一個(gè)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(wǎng)絡(luò )中添加一個(gè)變頻器時(shí)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(xiàn)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。

　　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(lèi)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(guò)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。

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　　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(shí)現。MSComm控件通過(guò)串行端口傳輸和接收數據，因此，可在編寫(xiě)計算機串口通信程序時(shí)使用MSComm控件。MSComm控件使用時(shí)比較方便，只要完成簡(jiǎn)單的串口初始化設置，然后調用相應的讀寫(xiě)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(shí)是成批進(jìn)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(gè)參數進(jìn)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(jìn)行串行通信編程。利用Windows通信API函數進(jìn)行串口通信編程可以非常靈活地進(jìn)行串口參數的配置，但編程非常復雜，專(zhuān)業(yè)化程度較高，因此也沒(méi)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(jìn)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(méi)有采用。最終程序中應用的是第三方編寫(xiě)的串行通信Cserial類(lèi)。下面對CSerial類(lèi)進(jìn)行解釋。

　　CSerial::CSerial是類(lèi)構造函數，不帶參數，負責初始化所有類(lèi)成員變量。

　　CSerial::Open是打開(kāi)通信端口的成員函數，帶兩個(gè)參數，一個(gè)是串行端口號，另一個(gè)是波特率。

　　CSerial::Close是關(guān)閉通信端口的成員函數。類(lèi)析構函數調用這個(gè)函數，因此可不用顯式調用這個(gè)函數。

　　CSerial::SendData函數把數據從一個(gè)緩沖區寫(xiě)到串行端口。它所帶的第一個(gè)參數是緩沖區指針，其中包含要被發(fā)送的資料。這個(gè)函數返回一些到端口的實(shí)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(gè)參數是緩沖區指針，第二個(gè)參數是個(gè)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(lèi)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(lèi)編寫(xiě)通信程序，完成的功能是按既定的通信協(xié)議向變頻器網(wǎng)絡(luò )下傳查詢(xún)指令，并接收從站返回的信息。如果連發(fā)三次都沒(méi)有接收到變頻器的應答信息就顯示變頻器為離線(xiàn)狀態(tài)。

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;l13;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(gè)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(shí)，將這兩個(gè)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(gè)參數，只要將修改值賦給這兩個(gè)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(gè)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(jìn)制數據、偶校驗和有1位停止位，這就要求對Open函數進(jìn)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(xiě)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(jīng)過(guò)上述修改后，用Open函數初始化的串口就符合傳送二進(jìn)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(jìn)行正常的通信了。

　　5 組網(wǎng)實(shí)驗

　　遠程控制軟件完成后進(jìn)行組網(wǎng)實(shí)驗。網(wǎng)絡(luò )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(dòng)到30Hz的控制命令，軟件控制界面顯示如圖5所示。

　　6 結語(yǔ)

　　本文主要介紹了實(shí)現變頻器遠程網(wǎng)絡(luò )控制的計算機控制軟件如何編寫(xiě)。從軟件的功能框架，數據庫的操作和計算機串口通信3個(gè)方面進(jìn)行了闡述，詳細說(shuō)明了在VC環(huán)境下來(lái)編寫(xiě)合乎我們要求的控制軟件的方法，具有一定的實(shí)際參考價(jià)值。