1引言

　　風力發(fā)電機組中的齒輪箱是一個重要的機械部件，而其中軸承性能的好壞對齒輪箱的性能起著至關重要的作用。根據(jù)用戶要求，齒輪箱軸承出廠前要在模擬實際工況的試驗機上進行測試。即齒輪箱軸承需在不同轉速、載荷下進行性能試驗和壽命試驗。齒輪箱軸承轉速的改變是由變頻器驅動變頻電機實現(xiàn)的。變頻器運行頻率的設定有三種方法：一是通過面板手工調節(jié)，這種方式已經不能滿足頻率頻繁變化時使用需要。二是通過變頻器的外部接口，外接模擬信號來控制設定頻率。這種方式雖然簡單，但存在設定頻率不準確的問題，當外接模擬信號波動時，變頻器的設定頻率也隨之變化。三是通過變頻器的通訊口，利用參數(shù)設定指令來進行頻率參數(shù)設定。這種方法能準確地控制變頻器的頻率。下面以臺達vfd-b系列變頻器為例，介紹一種基于labview軟件利用串口實現(xiàn)工控機與變頻器間通訊，進行頻率參數(shù)設定、監(jiān)視輸出電流的方法。

　　2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

　　3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1。

　　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-。

　　3.1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。

　　3.2臺達變頻器的參數(shù)設置

　　臺達變頻器的參數(shù)設置如表2所示。

　　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。

　　3.3工控機與變頻器通訊協(xié)議

　　臺達vfd-b系列變頻器使用modbusnetworks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20hz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。

　　4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visaconfigureserialport、visawrite、visaread、visaclose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visawrite.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visaread.vi讀取數(shù)據(jù)。

　　第四步：如串口不再使用，可利用visaclose.vi關閉串口。

　　在labview2009基本串行寫入和讀取程序框圖如圖5。

　　5結束語

　　本文的創(chuàng)新點在于利用labview實現(xiàn)工控機與變頻器通訊，通過工控機的串行端口來控制變頻器，可以方便、直觀地控制變頻器的運行，監(jiān)視變頻器的運行狀態(tài)，設置變頻器的參數(shù)，實現(xiàn)變頻器的聯(lián)網及遠程控制。