紫日Z(yǔ)VF9V－M型變頻器與上位機(jī)的串行通信

陳華北

（華北有色工程勘察院有限公司，石家莊 050021）

0 前言

變頻器作為一種交流調(diào)速儀器，以其可靠性高和抗干擾性強(qiáng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。

我院購(gòu)進(jìn)的陀螺測(cè)斜儀及井下電視等測(cè)井設(shè)備均采用變頻器來(lái)控制絞車運(yùn)轉(zhuǎn)速度，通過(guò)變頻器自身所帶的控制面板的操作來(lái)具體控制探管的升、降、啟、停。

在測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，用變頻器小面板來(lái)頻繁地啟、停、修改頻率一系列操作，使測(cè)量作業(yè)在某種程度上仍停留在手工階段。變頻器自身內(nèi)嵌RS－485通信接口，國(guó)外同類測(cè)井儀器用上位機(jī)通過(guò)RS－485通信接口來(lái)控制變頻器的現(xiàn)實(shí)，使作者對(duì)使用中的JDT－6陀螺測(cè)斜定向儀配套軟件產(chǎn)生了重新設(shè)計(jì)的想法，并在其中嵌入上位機(jī)與變頻器進(jìn)行通信的模塊。經(jīng)過(guò)與儀器研制單位煤炭科學(xué)院建井研究所合作，設(shè)計(jì)了一款新的集成軟件，命名為“陀螺測(cè)斜定向儀數(shù)據(jù)采集與處理程序”，簡(jiǎn)稱為“GyroSProcess”。其中，嵌入了一個(gè)通信模塊，將變頻器的操作由上位機(jī)接管。并以此為基礎(chǔ)，測(cè)量作業(yè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

圖1 變頻器面板在GyroSProcess中的相應(yīng)界面

下面將結(jié)合GyroSProcess通信模塊開(kāi)發(fā)過(guò)程，介紹紫日Z(yǔ)VF9V－M如何與上位機(jī)通信。

1 變頻器與PC的串行通信

1.1 軟硬件環(huán)境

硬件配置：PC（配備USB）一臺(tái)、USB／485轉(zhuǎn)換接口（型號(hào)：UT890）、ZVF9V－M0022S2變頻器一臺(tái)。

軟件配置：WindowsXP操作系統(tǒng)、VB6.0中文企業(yè)版、串口調(diào)試助手軟件。

圖2 陀螺測(cè)斜儀PC控制絞車連接示意圖

1.2 通信協(xié)議

ModBus協(xié)議是一種已廣泛用于當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的通用通訊協(xié)議。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備之間可以進(jìn)行通信。它已經(jīng)成為一通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

紫日Z(yǔ)VF9V－M變頻器支持ModBus協(xié)議，任何一幀ModBus的RTU模式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

圖3 ModBus幀信號(hào)（RTU）結(jié)構(gòu)

表1 ModBus幀信號(hào)（RTU）含義

與變頻器進(jìn)行通信，必須設(shè)置好變頻器的參數(shù)。對(duì)ZVF9F－M的設(shè)置如表2所示。因此，表2定義了變頻器的地址、啟、停、點(diǎn)動(dòng)及頻率設(shè)定、串行通訊參數(shù)。

上位機(jī)通過(guò)RS485向變頻器發(fā)出一系列詢問(wèn)幀，如頻率設(shè)置、正轉(zhuǎn)等參數(shù)，變頻器收到詢問(wèn)幀后發(fā)出回應(yīng)幀。如果是正?；貞?yīng)，則在回應(yīng)幀中的功能代碼是詢問(wèn)幀的功能代碼回應(yīng)，如果有錯(cuò)誤發(fā)生，功能代碼將被修改以用于指出回應(yīng)幀是錯(cuò)誤的。同時(shí)數(shù)據(jù)段包含了描述此錯(cuò)誤的信息代碼。錯(cuò)誤檢測(cè)域則允許主設(shè)備確認(rèn)幀內(nèi)容是否可用。

表2 ZVF9F－M參數(shù)預(yù)設(shè)置

2.3 上位機(jī)與變頻器的通信

GyroSProcess程序變頻器通信模塊中包括了正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、連續(xù)改變頻率、讀取變頻器參數(shù)多項(xiàng)功能。指令具有較大的相似性，現(xiàn)列舉兩例進(jìn)行示范。

例1：讀地址為1F變頻器輸出頻率（FD00），詢問(wèn)幀、回應(yīng)幀格式如表3、表4所示。

表4回應(yīng)幀中，第五、六字節(jié)B0B1＝1084H＝4228，表示變頻器輸出頻率為42.28Hz?；貞?yīng)幀與詢問(wèn)幀功能代碼均為03H，表明回應(yīng)幀屬正?；貞?yīng)幀。

表3 讀FD00輸出頻率詢問(wèn)幀格式

表4 讀FD00輸出頻率回應(yīng)幀格式

例2：寫(xiě)入正轉(zhuǎn)指令及按設(shè)定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)。

表5 寫(xiě)入正轉(zhuǎn)及設(shè)定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)的詢問(wèn)幀格式

表6回應(yīng)幀與訪問(wèn)幀功能代碼均為10H，表明回應(yīng)幀正常。運(yùn)行頻率為42.38Hz。

上述兩例ModBus RTU模式的詢問(wèn)、回應(yīng)過(guò)程，概述了上位機(jī)按ModBus的RTU模式裝載、改變、監(jiān)控變頻器參數(shù)值的過(guò)程。要實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程，還需通過(guò)RS485接口對(duì)變頻器參數(shù)進(jìn)行編程。

表6 寫(xiě)入正轉(zhuǎn)及運(yùn)行頻率的回應(yīng)幀格式

3 VB6.0下對(duì)變頻串行通信控制

3.1 MSComm 6.0控件的設(shè)置

在GyroSProcess程序中嵌入MSComm 6.0控件，命名為RS485，其主要屬性如表7所示。

表7 名為RS485的MSComm 6.0控件設(shè)置

3.1 變頻器通信模塊的編程

GyroSProcess中，與變頻器通信界面如圖4所示。界面Command控件Click事件處理大致如圖5所示。

發(fā)送程序利用MSComm的OutPut屬性，向其傳遞一個(gè)Variant型二進(jìn)制字節(jié)數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4界面“正轉(zhuǎn)”按鈕Click事件主要代碼、兩個(gè)被調(diào)用子程序代碼如下：

被調(diào)用兩個(gè)子程序，

圖4 GyroSProcess中與變頻器通信界面

5 Command控件Click事件處理流程

GyroSProcess程序正是用類似上述方式實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與變頻器的通信，使變頻器具有智能化功能，成為鉆孔彎曲測(cè)量作業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的關(guān)鍵因素。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了基于VB6.0的變頻器與上位機(jī)通信基本編程過(guò)程。從中可知，利用VB6.0的強(qiáng)大功能，通過(guò)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，可方便地控制變頻器的運(yùn)行、監(jiān)控狀態(tài)和上傳、下載參數(shù)等，使其成為一種更為智能化的設(shè)備。

計(jì)算機(jī)通過(guò)RS485對(duì)變頻器控制，只需一根屏蔽雙絞線就可以實(shí)現(xiàn)，省去了復(fù)雜的電氣接線，降低了故障率，減少了維護(hù)。

在測(cè)井類的儀器往往都配有變頻器、絞車設(shè)備，在GyroSProcess程序中集成了變頻器通信模塊，使得鉆孔彎曲測(cè)量作業(yè)過(guò)程中，只需在通信模塊中設(shè)定好測(cè)量起、止位置、采樣間隔等參數(shù)后，就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化的實(shí)踐，為同類儀器設(shè)備的應(yīng)用提供了一個(gè)成功范例。

［1］張亞剛，劉文良，嚴(yán)新忠.利用VB實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)變頻的遠(yuǎn)程監(jiān)控［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2001（12）.

［2］紫日電器科技有限公司.變頻器使用手冊(cè)（ZVF9VM矢量變頻器），2010.

［3］李方園.變頻器自動(dòng)化工程實(shí)踐［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2007.

［4］賀安坤，張京武，陳明，基于RS－485變頻器與PC機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2007（2）.