西门子MMV变频器远程控制及通信系统

    1．硬件接口

   RS - 485串行总线标准接口的收发信号是由2条信号线的差分传输实现的，这样可有效避免干扰。采用双绞线传输，波特率为9600b/s时，有效距离可达15km。由于MMV变频器的通信是半双工方式的，所以单片机的串行通信接口选用半双工的电平转换芯片（TTL→RS - 485），本系统采用的是MAXTM公司的MAX485。通信波特率选择时，在通信可靠的前提下，越高实时性越好，但对单片机系统的要求也越高。本应用系统的波特率设为4800b/s。硬件接口原理图如图7-7所示。

    图7-7    通信接口电路原理图

    2．通信协议

   MMV变频器采用的是SiemensUSS通信协议，它是西门子所有传动产品的通用通信协议。USS总线上的每个传动装置都有一个从站号，通过串行接口的USS总线最多可接30台变频器。

   (1)通信执行过程。在单片机与变频器的通信过程中，始终由单片机给变频器发送报文，变频器接受报文并发送反馈报文，但不能主动向单片机发送报文。根据单片机对变频器的两种操作，有2种通信过程。

   1)写操作。写操作是单片机向变频器写参数，控制变频器的运行。其过程如下：

    单片机发报文一变频器接收报文一变频器发送反馈报文一单片机接收报文

   2)读操作。读操作是单片机从变频器读出参数，监视变频器的状态。其过程如下：

    单片机发报文中相关参数为所要查询的变频器的运行参数，这里主要是变频器的运行频率、旋转方向、电动机转速、故障状态、电动机电流值等。

   (2)报文格式。MMV通信的所有数据报文都由14个字节组成，用16进制数表示。每个数据报文都是标准的异步报文格式：包括1个起始位、8个数据位、一个偶校验位和一个停止位。

    单片机到变频器的报文格式为：

   STX LGE ADR PKE IND VAL STW HSW BCC

    其中：STX为报文的首字节，单字节，值为02H；

   LGE为报文长度，单字节，值为OCH；

   ADR为变频器地址，单字节；

   PKE用来控制变频器的参数设定，双字节；

   IND在MMV中不用，双字节，设为0；

   VAL为PKE中参数所设定的值，双字节；

   STW为变频器的控制字，用来控制变频器的运行，双字节；

   HSW用来设定变频器的运行频率，通过系统参数P095设置，可以值4000H代表100%，亦可代表实际频率值，双字节；

   BBC为报文校验值，由前面所有字节的异或构成，单字节。

   SIW控制字的结构如图7-8所示。

    图7-8    STW控制字的结构图

    其中位13、14、15未被使用，设为0。

    变频器到单片机的报文格式为：

   SIX LGE ADR PKE IND VAL ZSW HIW BCC

    其中：ZSW为变频器的当前状态，双字节；

   HIW为变频器的输出频率，双字节。

    其余同单片机到变频器的报文格式中的定义。

   ZSW为变频器状态字，其结构如图7-9所示。

    图7-9    ZSW变频器状态字结构图

    其中位8未被使用，总返回1，位13、14、15未被使用，总返回0。

    单片机在发送报文后，超过时间（1.5×11×14/波特率）未收到应答报文，说明变频器未收到报文，应再次重发该报文。

    3．通信程序设计

    单片机与变频器通信时，单片机始终处于主动地位。软件要实现2个功能，设置变频器的运行参数和读取变频器的运行状态参数。功能模块有：通信初始化、变频器故障复位、变频器关断、减速停车、立即停车、快速制动停车、按设定频率、方向运行等。

    程序主要由发送报文和接收报文子程序组成，报文初始化后，每个功能模块只是改变相应的报文参数，调用发送报文子程序SendMessage实现相应功能。变频器参数读取为先发送参数查询程序SPWMQuery (int PEKl; int PEK2)，等待10ms后查询接收变频器发送来的报文。变频器通信流程图如图7-10所示。

    图7-10    变频器通信流程图