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)自動化系統(tǒng)中的基本拖動設備，通常用于控制交流電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。如果變頻器的工作現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，不適合于人在現(xiàn)場對變頻器進行控制，那么就需要對變頻器進行遠程的聯(lián)網(wǎng)控制。

　　1 基本組成

　　將變頻器的RS485串口通過RS232/485轉(zhuǎn)換器連接到計算機的串口組成網(wǎng)絡，這個網(wǎng)絡系統(tǒng)主要由三部分組成。

　　第一部分是變頻器的網(wǎng)絡功能部分，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RS485轉(zhuǎn)換芯片（如MAX485）對外形成的一個RS485接口，通過這個接口可以將變頻器接進控制網(wǎng)絡。軟件部分是變頻器的通信程序。通過這個通信程序可使變頻器在接收到計算機的下達指令后，根據(jù)指令做出相應的應答和動作。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。這個程序有人機對話功能，對變頻器的狀態(tài)可以進行遠程監(jiān)視與控制，對變頻器的參數(shù)能進行修改?？傊嗽诂F(xiàn)場可以對變頻器進行的操作在這個控制軟件上都應該可以實現(xiàn)。

　　第三部分是通信協(xié)議。這是計算機與變頻器之間進行通信的依據(jù)。變頻器的通信軟件和計算機的控制軟件都是按照這個通信協(xié)議所規(guī)定的信息格式進行編寫的。

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

　　2 在VC環(huán)境下編寫計算機控制軟件

　　用VC編寫的計算機控制軟件的主界面選用單文本界面，并且?guī)indows瀏覽窗口，界面的基類選用CFormView類。主界面顯示了所控制的網(wǎng)絡中變頻器的構成及地址。各個變頻器的詳細信息顯示選用了CpropertyPage類作對話框。CpropertyPage類是從Cobjec類一路繼承發(fā)展而來，可以被看作是標簽對話框?？刂栖浖楦鱾€變頻器顯示了兩個方面的詳細信息：一個是變頻器的功能碼信息，另一個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都是用CpropertyPage類對話框。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行，所以應用Tab控件來進行分組選擇切換。對于變頻器的遠程控制和當前狀態(tài)界面我們調(diào)用了一些Text、Edit和Button控件。這些控件通過消息〔如BN_CLICKED,UpdateData(TRUE)等信息〕與相應的子程序相關聯(lián)。一旦我們對變頻器進行控制動作或程序收到變頻器的反饋信息，界面就會有相應的變化。整個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)查詢指令。這個功能通過在程序里設定了一個計時器SetTimer(1,10000,NULL)完成。定時器使控制軟件每10s對變頻器進行一次狀態(tài)查詢，檢查變頻器是否在線。如果在線就會反映這個變頻器當前的各種狀態(tài)，如果不在線會有相應的提示信息顯示。計算機與變頻器組網(wǎng)時軟件的主界面圖如圖3所示。

　　控制軟件界面上顯示的網(wǎng)絡信息和各個變頻器的參數(shù)信息都要配合相應的數(shù)據(jù)庫才能完成。而對于網(wǎng)絡中各個變頻器狀態(tài)信息的獲得則要通過計算機串口上傳至現(xiàn)場的變頻器運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)。下面就分別介紹控制軟件是如何對數(shù)據(jù)庫和計算機串口進行操作的。

　　3 應用DAO技術操作數(shù)據(jù)庫

　　數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代計算機應用的一個重要組成部分，是人們有效地進行數(shù)據(jù)存儲、共享和處理的工具。有兩種主要的數(shù)據(jù)庫類型，即平面數(shù)據(jù)庫和關系數(shù)據(jù)庫。簡而言之,平面數(shù)據(jù)庫是一組記錄的集合,數(shù)據(jù)庫中的每一個記錄都是由字段構成的，第一個字段則包含了與本條記錄相關的特定信息。關系數(shù)據(jù)庫就像是由若干個平面數(shù)據(jù)庫連接在一起形成的。采用關系數(shù)據(jù)庫能夠建立一個記錄集合與另一個記錄集合之間的關系。在關系數(shù)據(jù)庫中,每一個記錄集合稱為一張表,表之間的連接是通過關鍵字實現(xiàn)的,關鍵字用來確定一條記錄的值。

　　這個控制軟件的數(shù)據(jù)庫使用的是平面數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中存儲了變頻器網(wǎng)絡的信息和網(wǎng)絡中各個變頻器的參數(shù)。數(shù)據(jù)庫用Access建立，應用DAO作為數(shù)據(jù)庫的訪問接口。MicrosoftJet為像Access和VisualBasic這樣的產(chǎn)品提供了數(shù)據(jù)引擎。DAO是使用MicrosoftJet數(shù)據(jù)庫引擎來訪問數(shù)據(jù)庫的。VisualC＋＋6.0提供了對DAO的封裝，MFCDAO類封裝了DAO的大部分功能，從而使VC程序可以使用MFCDAO類方便地進行數(shù)據(jù)庫訪問。

　　下面具體敘述是如何利用數(shù)據(jù)庫完成軟件的網(wǎng)絡控制功能。首先用Access建立變頻器網(wǎng)絡的信息表，然后程序中建立一個基類為CdaoRecordset（DAO中封裝的一個類）的類Cdata，該類與數(shù)據(jù)庫中的變頻器網(wǎng)絡信息表相聯(lián)系。當要在網(wǎng)絡中添加一個變頻器時，不僅要在變頻器網(wǎng)絡信息表上進行添加數(shù)據(jù)操作，還要在數(shù)據(jù)庫中添加一個關于該變頻器功能碼的新表。對變頻器網(wǎng)絡信息表的添加操作用了一個CdaoRecordset類數(shù)據(jù)庫指針m_leftptr。CdaoRecordset類是對DAO記錄集對象的封裝，代表從數(shù)據(jù)源中選擇的一種記錄，管理數(shù)據(jù)庫中表里記錄的操作。而要在數(shù)據(jù)庫中添加一個新增變頻器功能碼的新表，需要設定一個CdaoDatabase類的變量。CdaoDatabase類是對DAO數(shù)據(jù)庫對象的封裝，它代表了一個數(shù)據(jù)庫連接，管理數(shù)據(jù)庫的操作和數(shù)據(jù)庫中表的操作。下面是網(wǎng)絡中添加一個變頻器時對數(shù)據(jù)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，該變頻器如果在線就完成初始化數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫如圖4所示。

　　對控制軟件的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，要通過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現(xiàn)。MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，因此，可在編寫計算機串口通信程序時使用MSComm控件。MSComm控件使用時比較方便，只要完成簡單的串口初始化設置，然后調(diào)用相應的讀寫函數(shù)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(shù)時是成批進行的，即數(shù)據(jù)傳輸速率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位數(shù)和停止位數(shù)是作為一個參數(shù)進行設置的。這樣使通信參數(shù)的設置和修改不太靈活自如，因此，不采用MSComm控件進行串行通信編程。利用Windows通信API函數(shù)進行串口通信編程可以非常靈活地進行串口參數(shù)的配置，但編程非常復雜，專業(yè)化程度較高，因此也沒有采用。利用VC的標準通信函數(shù)inp，inpw，inpd，outp，outpw，outpd等直接對串口進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，因此同樣沒有采用。最終程序中應用的是第三方編寫的串行通信Cserial類。下面對CSerial類進行解釋。

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

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

　　CSerial::Close是關閉通信端口的成員函數(shù)。類析構函數(shù)調(diào)用這個函數(shù)，因此可不用顯式調(diào)用這個函數(shù)。

　　CSerial::SendData函數(shù)把數(shù)據(jù)從一個緩沖區(qū)寫到串行端口。它所帶的第一個參數(shù)是緩沖區(qū)指針，其中包含要被發(fā)送的資料。這個函數(shù)返回一些到端口的實際字節(jié)數(shù)。

　　CSerial::ReadDataWaiting函數(shù)返回等待在通信端口緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，不帶參數(shù)。

　　CSerial::ReadData函數(shù)從端口接收緩沖區(qū)讀入數(shù)據(jù)。第一個參數(shù)是緩沖區(qū)指針，第二個參數(shù)是個整數(shù)值，給出緩沖區(qū)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(diào)用CSerial類的函數(shù)，可以很方便地完成通信功能。下面是在程序中用CSerial類編寫通信程序，完成的功能是按既定的通信協(xié)議向變頻器網(wǎng)絡下傳查詢指令，并接收從站返回的信息。如果連發(fā)三次都沒有接收到變頻器的應答信息就顯示變頻器為離線狀態(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(shù)的兩個參數(shù)就是計算機的串口號和通信速率，在調(diào)用該函數(shù)初始化串口時，將這兩個參數(shù)按所希望的數(shù)賦值就可以正常通信了。如果要修改這兩個參數(shù)，只要將修改值賦給這兩個參數(shù)的變量，再調(diào)用一次Open函數(shù)從新初始化計算機串口即可。在Open函數(shù)中僅初始化了串口號、通信速率和8位數(shù)據(jù)位這三個參數(shù)，其它參數(shù)采用上一次串口初始化形成的參數(shù)數(shù)據(jù)。但是，在通信中還要求傳送的數(shù)據(jù)為二進制數(shù)據(jù)、偶校驗和有1位停止位，這就要求對Open函數(shù)進行修改。對Open函數(shù)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)過上述修改后，用Open函數(shù)初始化的串口就符合傳送二進制數(shù)、偶校驗、8位數(shù)據(jù)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行正常的通信了。

　　5 組網(wǎng)實驗

　　遠程控制軟件完成后進行組網(wǎng)實驗。網(wǎng)絡上用一臺計算機連接兩臺變頻器，對其中一臺變頻器執(zhí)行正轉(zhuǎn)起動到30Hz的控制命令，軟件控制界面顯示如圖5所示。

　　6 結語

　　本文主要介紹了實現(xiàn)變頻器遠程網(wǎng)絡控制的計算機控制軟件如何編寫。從軟件的功能框架，數(shù)據(jù)庫的操作和計算機串口通信3個方面進行了闡述，詳細說明了在VC環(huán)境下來編寫合乎我們要求的控制軟件的方法，具有一定的實際參考價值。