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。并且交流电机成本低，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，保存历史数据，出错参数自动回传，缩短诊断时间和维修时间，节省大量人力物力。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，通信距离可达到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语言编写。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“50”转换为十六进制字节数“32”即50d，由于uss发送协议中变频器的输出频率hsw为16位的字，所以 要将字节扩展成对应的字。50d通过扩展后对应的字为4000h。25d通过扩展后对应的字为2000h。以此类推运算。设输出频率50d，示范程序如下:
cbytearray hexdata;// hexdata为十六进制数组，m_strfredata为输出频率的十进制变量
int len=string2dec(m_strfredata,hexdata);
// 输出频率m_strfredata=50d转换为十六进制的hexdata[0]= 0x32
long num1,num2;//实型精确一些
int  num3;
hexdata.setsize(14);
num1=hexdata[0];//得到0x32(=50d)
num2=( num1*4*16)/50;//字节扩展成对应的字,得到字节50d对应的字4000h的高字节num2=0x40
num3=num2;//实型变整型
hexdata[11]=num3;
hexdata[12]=( num1*0x4000- num3*256*50)/50+1;
//得到字节50d对应的字4000h的低字节num3=0x00，

4  软件调试结果
软件主界面如图3所示。

图3      软件主界面

运行中，遇到异常情况时，可进行紧急停车。电机在需要单独启动时，可以个别设置。需要同步启动时，可以以广播式启动全部电机。变频器参数可全部或部分上传，远程监控电机的运行情况。

5  结束语
本软件通过uss通讯协议，用vc6.0的通讯控件mscomm，实现了单台工控机远程串口控制多台变频器，并且对数据转换和数据输出算法进行了改进，有些地方进行了补偿，控制更准确，运行状况比较满意。

参考文献
[1] 张承慧,万 军,李洪斌. 利用pcc开发变频器串行通信协议[j].电气传动,2003,(1).
[2] 孙志刚，朱德森. uss协议和modbus协议的实现.机械与电子[j]. 2001,(5).
[3] [美]michael j.young著，邱仲潘等译.visual c++ 6 从入门到精通[m]. 北京:电子工业出版社,1999.
[4] siemens.uss protocol (universal serial interface protocol), 1994(9)