【導讀】齒輪箱在風力發(fā)電機中是關鍵元器件，齒輪箱的性能決定軸承性能的好壞。用戶要求齒輪箱軸承在出廠前進行模擬測試。從壽命、載荷性能、和不同轉速的角度來進行測試。變頻器驅動變頻電機，才能夠實現(xiàn)對齒輪箱軸承轉速的控制。設定變頻器運行頻率從三方面著手：一是通過變頻器的通訊口，頻率參數(shù)設定需要通過指令來完成。二是通過面板手工調節(jié)，這種方式對頻率頻繁變化不能運用自如，已經(jīng)被逐漸取代。三是通過變頻器的外部接口，頻率設定要通過外接模擬信號來控制。這種方式存在頻率設定不準確的問題。文中介紹了一種在labview軟件的平臺上，利用串口實現(xiàn)工控機結合變頻器的通訊，從而有效的對輸出電流進行監(jiān)視，對頻率參數(shù)進行設定。
1、通訊格式說明
在本系統(tǒng)中，工控機與變頻器通訊，工控機一側不僅要設置相應的通訊參數(shù)，如通訊地址，波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，變頻器一側也有一些參數(shù)需要設置。兩者之間的通訊參數(shù)設置應一致。
2、變頻器的參數(shù)設置
表1：臺達變頻器的參數(shù)設置:
參數(shù)設置完以后，變頻器需要重新上電，新的參數(shù)才會被應用。
3、通訊系統(tǒng)總體設計
本系統(tǒng)所采用的通訊方式是利用美國ni公司的工控機與臺達vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機的控制器為nipxi-8106，自帶1個rs-232通訊串口。由于系統(tǒng)還需要與儀表和plc通訊，而且變頻器、儀表和plc三者之間的通訊協(xié)議不同，工控機另配有1塊串行通訊模塊nipxi-8431(含有兩個rs-485串口)。使用工控機rs-232串口和臺達變頻器的rs-485串口通訊，中間需加rs-232/rs-485轉換器，如圖1所示。如果使用串行通訊模塊nipxi-8431的rs-485串口，須用db-9連接器連接工控機的rs-485串口與變頻器的rs-485串口，如圖2所示。
4、系統(tǒng)硬件接口
臺達vfd-b系列變頻器的通訊口引腳定義、db-9連接器引腳定義、rs-232/rs-485轉換器的接線端子排列見表2。
表2：接線端子排列
臺達vfd-b系列變頻器通訊口使用的是水晶頭，只需壓兩根線，為了減少干擾，通訊線最好使用雙絞屏蔽線。使用工控機的rs-485通訊口時，須把db-9的4腳與8腳短接，然后連接變頻器的4：sg+，把db-9的5腳與9腳短接，然后連接變頻器的3：sg-，見圖3。使用工控機的rs-232通訊口時，接線方法是把rs-232/rs-485轉換器的d+/a連變頻器的4：sg+，d-/b連變頻器的3：sg-，見圖4。
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5、通訊系統(tǒng)軟件設計
labview語言是美國ni公司為適應計算機和軟件技術的發(fā)展、加快儀器的開發(fā)和完善其功能而推出的。它使用圖形化編程語言編程，執(zhí)行程序的順序是由數(shù)據(jù)流決定的，而不是傳統(tǒng)文本語言的按命令行順序連續(xù)執(zhí)行。labview語言具有界面友好、易學易懂、開發(fā)周期短等優(yōu)點，廣泛應用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等領域。
在labview中進行串口通訊主要利用visa函數(shù)。 包括visa configure serial port 、visa write、 visa read 、 visa close等 vi。 利用串口發(fā)送數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)的程序如下：
第一步：初始化端口，設定端口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等。
第二步：利用visa write.vi 發(fā)送數(shù)據(jù)。
第三步：如需從串口讀取數(shù)據(jù)，可利用visa read.vi 讀取數(shù)據(jù)。
第四步：如串口不再使用，可利用visa close .vi關閉串口。
在labview 2009基本串行寫入和讀取程序框圖如圖5。
6、工控機與變頻器通訊協(xié)議
臺達vfd-b系列變頻器使用modbus networks 通訊協(xié)議。而 modbus可使用ascⅱ或 rtu兩種資料編碼。ascⅱ編碼是將所要傳送的資料先轉換成相對的ascⅱ碼后再傳送，而rtu則是把資料直接傳送，不再經(jīng)過轉換。下面以ascⅱ模式為例，說明工控機和變頻器的主要通信協(xié)議如下。
通訊功能碼有：
03h：讀出寄存器內容
06h：寫入一筆資料至寄存器
08h：回路偵測
10h：寫入多筆資料至寄存器
由于臺達變頻器運行頻率的單位是0.01hz，當需要的運行頻率是20
hz時，應寫入數(shù)值2000，轉換為十六進制是7d0h。頻率命令寫到內部設定參數(shù)2001h寄存器。
例如：對通訊地址01h，寫入2000(7d0h)至變頻器內部設定參數(shù)2001h寄存器，格式見表3。
在測試現(xiàn)場需要時刻觀察變頻器的輸出電流，判斷試驗機有無異常狀況。監(jiān)視變頻器內部參數(shù)2104h寄存器可觀察變頻器的輸出電流。
例如：對通訊地址01h，讀出2104h寄存器的資料內容，格式見表4。
ascⅱ模式的檢查碼由通訊地址開始到數(shù)據(jù)內容結束加起來的值，然后取2的補碼。
以表3詢問訊息為例檢查碼為：
01h+06h+20h+01h+07h+d0h=ffh，然后取2的補碼=01h。
結語：本文中標新立異的地方在于利用labview軟件平臺使工控機結合變頻器實現(xiàn)通訊，利用串口對變頻器進行直觀的控制，更加有利于對變頻器的的監(jiān)視，以及對變頻器的參數(shù)進行設定，實現(xiàn)遠程控制。
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