基于RS-485变频器与PC机串行通信的实现

　　目前，在我国现场控制总线中，RS-485使用最为普遍。RS-485总线的共模输出电压在-7V至+12V之间，具有抑制共模干扰的能力，数据传输速率最大为10Mbit/s，当波特率为1200bps时最大的传输距离理论上可达15千米。RS-485网络所具有的设备简单、容易实现、传输距离远、维护方便等优点而被许多变频器厂家所采用。文章分析了工业环境中串行通信选择RS-485的原因，论述了基于RS-485三垦变频器与PC机串行通信的硬件特性，通信协议及软件实现，实验表明该通信软件稳定可靠，能直观的观看变频器的实际运行状态，并能比较方便的进行多组参数的设定和改写。通过此软件，极大的方便了工程师和客户对变频器的操控和掌握。

2RS-232与RS-485的比较

　　常用的串行通信有两种，一种为RS-232串行通信，一种为RS-485串行通信。由于串行通信使用方式简便易用，工业控制领域大多都使用串行通信作为其数据交换的手段。但是工业设备的使用环境经常比较恶劣，可能会存在噪声或者电源谐波的干扰，RS-232在如此环境下抗干扰的能力远不及RS-485，除此之外,RS-232只能是一对一控制，而RS-485则可以实现一对多控制;RS-232一般是9针公头，而RS-485则是两根线就可以控制。因此工业环境下的串行通信大多都采取RS-485串行通信方式。

3三垦变频器与PC的串行通信

　　3.1软硬件环境

　　硬件配置：PC（配备标准RS-232）一台、RS-232/RS-485转换卡一个、ISI通信卡一块、Inverter三台（三垦变频器ES-0.4KW、SPF-11KW、IPF-90KW）。

　　软件包括：WindowsXP操作系统、MicrosoftVisualBasic6.0中文版、三垦变频器通信协议指导手册等。

　　3.2通信协议

　　三垦各个系列变频器所提供的通信协议格式如下：

　　1、指令格式：指令格式如图1所示，各字段含义如表1。

　　2、指令的详细解释

　　图1显示了指令的格式，共25条指令，由操作码（OP）决定，分别由A-Q及R、S、x、y、z、a、b、c组成。以指令C和N说明指令的详细构成，如表2。

　　表1指令各字段含义

　　3、变频器所进行的通信错误处理

　　变频器如果从上位机接收到的指令中检查出错误，将进行以下处理：

　　①在奇偶错误、校验和错误或指令代码未定义时：

　　回传的错误指令为指令代码“?”。同时，DT项回传一个字节的通信错误代码。

　　②在DT项的数据过长或不足，不能解释数据内容时：

　　如果接收指令的各个指令所定义的数据过长或不足、或者接收指令无法解释时，其错误处理同①。

　　③超时处理：

　　接收开始代码后，如果不能在150ms以内接收全部指令将进行超时处理，强制完成接收状态。这时变频器将返回通信错误代码“d”。

　　④通信错误代码分别为：“p”代表奇偶错误;“s”代表检验和错误;“u”代表未定义操作代码;“d”代表数据过长、数据不足或者数据无法解释。

　　⑤其它错误

　　有关接收计算机指令的错误，在上述情况以外，将进行超时处理，对计算机而言为“无应答”。

　　4、变频器和计算机的指令发送接收方法

　　串行通信的基本程序是一台计算机将指令发送给一台变频器，之后变频器回传应答给计算机。所以，变频器在接收到了计算机发送出的指令后必须回传应答。如果计算机在没有得到应答时，仍连续发送多条指令则无法确保正常的工作。

　　由于变频器异常或者通信线路异常，计算机可能无法接收到变频器的应答。为了避免由于等待变频器的应答而造成的通信程序锁定，计算机将按照所设定的2秒或更长以上的时间来执行接收超时处理。

　　表2指令详细内容举例

　　3.3串行通信的程序实现

　　由于篇幅所限，这里仅介绍通信部分的实现代码，主要包括：通信端口的定义，通信速率的设定，通信发送、通信接受、通信错误处理以及退出等。

　　主要代码如下：

　　…

　　MSComm1.CommPort=1‘选择1号通信端口

　　MSComm1.Settings="4800,o,8,1"‘设定为4800bps,奇数、数据8位、停止1位

　　MSComm1.RThreshold=1‘CommmEvert发生当接收到一个字符时

　　MSComm1.InputLen=0‘输入缓冲数据清零?

　　MSComm1.PortOpen=True‘通信端口打开?

　　Timer1.Interval=1000‘接收超时时间（ms）1秒

　　Tx=“＊01C”?‘设定向变频器传送的数据

　　TxLen=Len（Tx）‘得到传送数据长度（校验和与停止位除外）

　　Sum=0

　　Fori=1ToTxLen

　　Sum=Sum+Asc（Mid（Tx,i,1））

　　Nexti

　　Sum=（（0-Sum）And127）Or64

　　Tx=Tx+Chr（Sum）+vbCrLf‘在传送代码上添加校验和与停止位（CR+LF）

　　Timer1.Enabled=True‘启动接收超时检出计数器

　　MSComm1.Output=Tx‘向变频器传送数据

　　EndSub

　　PrivateSubMSComm1_OnComm（）‘[通过Comm事件接收数据]

　　DimRxAsString,RxLenAsInteger,SumAsInteger

　　DimMsgAsString

　　IfMSComm1.CommEvent<>comEvReceiveThenExitSub‘确认接收的数据是Comm事件

　　Do

　　Rx=Rx+MSComm1.Input‘接收变频器的数据

　　DoEvents

　　LoopUntilRight（Rx,2）=（Chr（13）&Chr（10））‘找到停止位

　　Timer1.Enabled=False‘取消超时定时器

　　RxLen=Len（Rx）-2‘接收数据字长（停止位除外）

　　Sum=0‘接收到的校验和的计算

　　Fori=1ToRxLen-1

　　Sum=Sum+Asc（Mid（Rx,i,1））

　　Nexti

　　Sum=（（0-Sum）And127）Or64

　　IfMid（Rx,RxLen,1）=Chr（Sum）Then‘校验和的检查

　　Msg=Left（Rx,RxLen）‘接收数据（包括校验和，不包括停止位）

　　Else

　　Msg=“CheckSumNG”?‘校验和错误显示

　　EndIf

　　MsgBox“ReceivedData=”&Msg‘显示接收数据

　　MSComm1.PortOpen=False‘[关闭通信端口]

　　EndSub

　　‘在变频器的输出频率为20Hz时，运行该程序，在信息框中将显示“＊01C02000@”

4结论

　　文章首先对RS-232与RS-485进行了比较，然后介绍了基于RS-485三垦变频器与上位机串行通信的实现，实验表明：利用VB编制的人机界面操作简便，取得了良好的实用效果。利用RS-485协议进行串行通信，可以保证快速、稳定远距离地传输数据。在目前以及以后的工业控制和其他方面必将得到越来越多的应用。