PC对多台TD3000变频器的实时监控技术方法

    1．系统的硬件连接    TD3000是EMERSON公司推出的高性能矢量控制变频器，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行，它带有内置的标准RS485通信口，通过转换器可方便地与上位机进行串行通信，实现上位机对变频器功能码的快速修改及运行状态的直观监控，并实现组网监控运行。系统组成如图7-3所示。
    图7-3    系统配置图    计算机的RS - 232口通过一个RS232/RS485转换器转换为RS - 485构成通信网络，以TD3000变频器作为从机组成“单主多从”通信控制网（单监控主机多变频器从机），通信介质为屏蔽双绞线，屏蔽层一点接地。变频器串行通信接口端子的接线如图7-4所示。
    图7-4    通信端口接线图    2．TD3000变频器的串行通信协议及相关参数设置    TD3000的通信协议中，其上位机与变频器的通信，是通过上位机与变频器之间交换命令和应答实现的。    (1)物理接口。RS485总线接口：异步、半双工；总线上每段最多32个站（最多31个从站），可用中继器扩展至127个站（包含中继器）。    (2)数据格式。    1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验。    1位起始位、8位数据位、1位停止位．奇校验。    1位起始位、8位数据位、1位停止位、偶校验。    默认：1位起始位、8位数据位、1位停止位、无校验。    (3)波特率。TD3000变频器的通信波特率有以下几种可选择：    9600b/s、19200b/s、38400L/s、125kb/s。默认值为9600b/s。    (4)通信地址。从机的本机地址设置范围为2~126。    127号为广播地址，主机广播时，从机不允许应答。    (5)通信方式。上位机为主机，变频器为从机。采用主机“轮询”，从机“应答”方式。    (6)协议类型。协议采用长短帧结构：    短帧用于独立传送自动控制系统所需的控制字和状态字。    长帧既包括控制字和状态字又含有涉及到操作控制、观测、维护以及诊断等的内容（所具有的内容受变频器自身功能的限制）。    特殊报文用于获取从站的软件版本和机器型号。    (7) TD3000变频器的参数设置。使用通信方式控制变频器时，应对变频器的通信数据格式、波特率、通信地址等进行设置，具体设置通过相应的功能码来完成。下面是对TD3000变频器的参数设置：    F0.03=6频率设定方式选择“通信给定”。    F0.05=2运行命令选择“通信控制”。    F9.00=3串行通信时的波特率设定为9600b/s。    F9.01=0串行通信时的数据格式采用“N，8，1”，即1位起始位，8位数据位，1位停止位，无校验。    F9.02=2本机地址设置2号从机。    3．数据帧结构描述    数据帧结构为：帧头、用户数据、帧尾见表7-4。    表7-4    数据帧结构
    帧头包括：起始字节(特殊报文：68H；短帧：7EH；长帧：02H)。    从机地址（范围2~ 126，127为广播地址，0、1号地址保留）。    帧尾包括：校验数据（异或校验，计算方法为本帧数据字节的连续异或结果）。    用户数据包括：参数数据和过程数据两部分（在短帧中没有参数数据）。其中参数数据包括：功能码操作命令／响应、功能码号、功能码设定／实际值。过程数据包括：主机控制命令／从机状态响应、主机运行主设定／从机运行实际值。当主机发送时为“命令”或“设定值”，如对变频器进行开机、关机、正反转、频率设置、参数读取等，当从机（变频器）发送时为对主机命令的“响应”或工作状态及参数“实际值”的反馈。数据遵循先发高字节，再发低字节的原则；如果功能码操作不正确，则用低字节返回操作错误代码，此时高字节为0。    变频器的运行控制既可以用长帧实现，也可以用短帧实现。仅以长帧为例进行说明，其帧格式如图7-5所示。
    图7-5    变频器的运行控制长帧格式    4．监控界面    图7-6是监控系统的主控制界面，对TD3000的开机、关机、正转、反转、点动正转、点动反转、自由停车、紧急停车、故障复位等控制，通过点击窗口上相应的运行控制按钮来实现；如果点击右边的“运行参数”按钮，即可进入变频器运行参数监控界面，实时监视变频器的运行频率、设定频率、运行转速、设定转速、输出电流、输出电压、闭环反馈、闭环设定、变频器当前状态等。
    图7-6    人机界面    基于RS485总线的计算机对变频器通信，实现了上位机对多台变频器的控制及实时监控功能。针对通信过程中应注意以下的事项：    (1)在实际的运行过程中，长帧和短帧的发送，有时会出现不能同时发送的情况，这是因为变频器对指令的处理时间与所设置的波特率不协调，以至不能辨认数据帧，这时可以改变一下波特率，使之协调。    (2)两个通信帧之间要保证有2个字节以上传输时间的间隔，确保准确识别报文头。    (3)在读取参数时，会出现所返回的数据不能够稳定地固定在某一个范围内，返回错误数据。这是因为发送数据与接收数据的间隔设置不当引起的，以至于变频器还没有正确处理完数据时，就已经读出错误数据。    (4)使用MSComm控件时，不能以数字串的形式直接发送，而是要以字节形式发送；同时在接收时，要用二进制的形式来取回数据，否则通信就不能成功。