纺机中的微机远程多电机同步传动控制系统

时间:2020-10-04 14:27:28 机电毕业论文 我要投稿

纺机中的微机远程多电机同步传动控制系统

在纺织、印染、造纸等生产中,多电机同步传动应用的十分广泛。其中,印染联合机的工艺及控制原理图如图1所示,采用西门子MICROMASTER Vector, 即MMV变频器,电机1(M1)至电机4(M4)为三相交流电机。


图1     印染联合机的工艺及控制原理图



    b变频调速以其显著的节能效益、优异的调速与起制动性能、高功率因数、安全性能及其它许多优点而被认为是非常有发展前途的调速方式。交流电机和变频器配合,能获得与直流电机相似甚至更好的控制性能。并且交流电机低,结构简单,容量和电压范围广。采用RS485标准总线,通过USS通讯协议组成网络,远程控制变频器,进而控制电机,可以监控生产线,远离对人体有害的工作现场,保存数据,出错参数自动回传,缩短诊断时间和维修时间,节省大量物力。工控机通过RS-232/RS-485接口转换器接入RS485网络,可远程控制31台变频器,当数据传输率<100kbit/s时,距离可达到1200m。接口转换器采用Model 2485BR隔离型接口转换器,它能完成RS-232/RS-485隔离型接口转换,支持不同通讯速率及格式,最多可连接32个485终端设备。

2  软件的总体设计
    VC有ClassWizard、SourceBrowser、Visual SourceSafe等一系列工具,它所带的MSDN更是让软件人员感到十分方便。而且VC应用程序对系统有极好的兼容性和稳定性。用VC从底部开发,虽然开发周期稍长,但能根据用户的需要进行编程,编出的软件的功能和风格适合用户的习惯。综合考虑开发周期和用户要求等因素,软件采用VC编写。软件的总体设计框图见图2。


图2      软件总体设计框图

3  软件开发过程

3.1 建立窗体显示项目
选择项目类型MFC AppWizard(exe),令主要的视图类从基类CFormView派生。

3.2 添加MScomm控件
    Microsoft Communications Control(以下简称MSComm)是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件,通过串行端口传输和接收数据,为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便,程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数,而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用。它提供了两种处理通信问题的方法;一是事件驱动(Event-driven)方法,一是查询法。本软件采用事件驱动方式。

(1) MSComm 控件的常用属性
MSComm 控件有很多属性,几个重要的属性有;

●CommPort 设置并返回通讯端口号;
● Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位;
● PortOpen 设置并返回通讯端口的状态,也可以打开和关闭端口;
● Input 从接收缓冲区返回和删除字符;
● Output 向传输缓冲区写一个字符串。

(2) 添加MSComm 控件
选择Project菜单下Add To Project子菜单中的 Components and Controls选项,在弹出的.对话框中双击Registered ActiveX Controls项,则所有注册过的ActiveX控件出现在列表框中。选择Microsoft Communications Control,单击Insert按钮将它插入到我们的Project中来,接受缺省的选项。另外,添加2个控件,1个List Box控件,用于改变通讯端口号,1个Edit Box控件,用于改变波特率、奇偶校验、数据位、停止位。

(3) 设置MSComm串口参数
可以在需要的时候打开串口,例如在程序中做一个开始按钮,在该按钮的处理函数中打开串口。现在我们在主对话框的CSCommTestDlg::OnInitDialog()打开串口,加入如下代码;
// TODO: Add extra initialization here
if(m_ctrlComm.GetPortOpen())
m_ctrlComm.SetPortOpen(FALSE);
m_ctrlComm.SetCommPort(1); //选择com1
if( !m_ctrlComm.GetPortOpen())
m_ctrlComm.SetPortOpen(TRUE);//打开串口
else
AfxMessageBox("cannot open serial port");
m_ctrlComm.SetSettings("9600,e,8,1");
//波特率9600,偶校验,8个数据位,1个停止位
m_ctrlComm.SetInputModel(1);
//1;表示以二进制方式检取数据
m_ctrlComm.SetRThreshold(1);
串口初始化程序如下;
m_Coml.SetCommPort(1);      //设置串口1
if(! m_Coml.GetPortOpen())
m_Coml.SetPortOpen(TRUE);   //打开串口
m_Coml.SetSettings(″9600,e,8,1″);
//串口参数设置
m_Coml.SetInputMode(1);
//设置Binary缓冲输入方式
m_Coml.SetRThreshold(14);
//每接收14个字符,激活一次OnComm()事件

3.3 添加控制电机运行所需的各种控件
    添加垂直滚动条List Box,对应于USS协议的地址ADR,表述为变频器号:1-31直接列出,广播式的32用“全部”代替。添加垂直滚动条List Box,对应于USS协议的STW,表述为电机动作方式:启动,停止等。添加垂直滚动条List Box,对应于USS协议的PKE, 表述为要回显的运行参数。添加开始发送按钮、紧急起动按钮、紧急停车按钮等等。





3.4 USS协议
USS协议是profibus的一个子集。USS通信协议有各种长度,视所要满足的功能多少而定,且因所用设备类型而有所不同。协议规定如表1所示;

表1    USS协议的规定
(1) 下传的规定;
● STX(start of text);起始字符,为02H。
● LGE(telegram length);发送报文的字节数,可以变化。总报文的实际长度比LGE多两个字节,这是因为开始的2个字节(STX和LGE)不被计入LGE中。只有net字符、ADR字节和BCC字符计入LGE中。具体为;总报文最长256字节,总报文= STX+LGE+LGE=2+LGE,1d LGE d 254,LGE=ADR+n+BCC=1+n+1,nd254(设net字符数n)。
● ADR(address byte);变频器的地址码,取值范围为0~31(Bit;0~4位),第5位为1时为广播发送。
● net character(或称net data)段分为2个区;PKW区和 PZD区, 如表2所示。

表2    PKW区和 PZD区的规定


a)PKW (parameter ID value);参数标识值,定义了处理2个通讯设备之间参数传递的机制。例参数的读和写,参数的定义等。包含PKE、IND、PKW elements3个内容。MM3的PKW长度为3个字,MM4的PKW长度为4个字, 如表3所示。

表3    MM4的PKW定义


PKE;为一16位的字,用来控制变频器的运行参数设置,各Bit的含义如表4所示;

表4    PKE各Bit的含义


控制位(15-12) 0(11) 变频器的参数值(10-0)
对于MMV变频器,控制位为0000时,无动作;控制位为0001时,读变频器的参数;控制位为0010时,写参数到变频器的RAM,控制位为1110时,写参数到变频器的EEPROM。
IND;为16位的字。用于读写参数说明,读写一维数组值,读写报文的信息内容。
PKW element(PKWE):信息,与任务或响应有关。假如在net data区只传送PZD data时,可以长度为0。
PKE与PKWE的使用举例。下传变频器参数PKE=(0001,0000,0101,1100)=105Ch(即要求上传P092(串口连接波特率)),PKWE =0000。若上传变频器参数为PKE=105Ch,PKWE=0006,又由于MMV变频器规定P092为3时是1200bit,为4时是2400bit,为5时是4800bit,为6时是9600bit,为7时是19200bit,则说明此时串口连接波特率为9600bit。
b) PZD (process data);过程数据,如表5所示。包含了自动操作所需的信号;从主机到从站的控制字和定位点,从从站到主机的状态字和实际值。最长16个字,最短0字。

表5    PZD的定义


PZD1为控制字,PZD2为主要定位点,PZD3... PZD16为定位点或辅助控制字;
PZD1;为控制字,16位的字,用来控制变频器的运行动作;
PZD2;为主要定位点,16位的字,用来控制变频器的输出频率,满频的值为16384(4000H)对应100%的输出频率,最大值为32767,即200%的输出频率。当取值为32768~65535时,表示反向的输出频率从0%~200%变化,电机反转。
● BCC;校验字符,为前面所有字节的异或和。
上传规定与下传规定基本相同,只是上传的一般为实际值。

3.5 数据的处理
    这里以发送数据中输出频率的处理为例,假设软件界面输出频率编辑框(对应变量m_strFreData)填写50,程序将“50”以字符形式取出,通过编写的函数String2Dec将字符“