【導(dǎo)讀】齒輪箱在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中是關(guān)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(jìn)行模擬測試。從壽命、載荷性能、和不同轉(zhuǎn)速的角度來進(jìn)行測試。變頻器驅(qū)動變頻電機(jī)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對齒輪箱軸承轉(zhuǎn)速的控制。設(shè)定變頻器運(yùn)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(shè)定需要通過指令來完成。二是通過面板手工調(diào)節(jié)，這種方式對頻率頻繁變化不能運(yùn)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(shè)定要通過外接模擬信號來控制。這種方式存在頻率設(shè)定不準(zhǔn)確的問題。文中介紹了一種在labview軟件的平臺上，利用串口實(shí)現(xiàn)工控機(jī)結(jié)合變頻器的通訊，從而有效的對輸出電流進(jìn)行監(jiān)視，對頻率參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。
1、通訊格式說明
在本系統(tǒng)中，工控機(jī)與變頻器通訊，工控機(jī)一側(cè)不僅要設(shè)置相應(yīng)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(cè)也有一些參數(shù)需要設(shè)置。兩者之間的通訊參數(shù)設(shè)置應(yīng)一致。
2、變頻器的參數(shù)設(shè)置
表1：臺達(dá)變頻器的參數(shù)設(shè)置:
參數(shù)設(shè)置完以后，變頻器需要重新上電，新的參數(shù)才會被應(yīng)用。
3、通訊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)所采用的通訊方式是利用美國ni公司的工控機(jī)與臺達(dá)vfd-b系列變頻器的rs-485串口通訊。工控機(jī)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(jī)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(jī)rs-232串口和臺達(dá)變頻器的rs-485串口通訊，中間需加rs-232/rs-485轉(zhuǎn)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(jī)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(dá)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(zhuǎn)換器的接線端子排列見表2。
表2：接線端子排列
臺達(dá)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(jī)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(jī)的rs-232通訊口時，接線方法是把rs-232/rs-485轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)
labview語言是美國ni公司為適應(yīng)計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)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(xué)易懂、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)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(lǐng)域。
在labview中進(jìn)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(shè)定端口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)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(guān)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(jī)與變頻器通訊協(xié)議
臺達(dá)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換。下面以ascⅱ模式為例，說明工控機(jī)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(nèi)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(dá)變頻器運(yùn)行頻率的單位是0.01hz，當(dāng)需要的運(yùn)行頻率是20
hz時，應(yīng)寫入數(shù)值2000，轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制是7d0h。頻率命令寫到內(nèi)部設(shè)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(nèi)部設(shè)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(yàn)機(jī)有無異常狀況。監(jiān)視變頻器內(nèi)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(nèi)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(nèi)容結(jié)束加起來的值，然后取2的補(bǔ)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(bǔ)碼=01h。
結(jié)語：本文中標(biāo)新立異的地方在于利用labview軟件平臺使工控機(jī)結(jié)合變頻器實(shí)現(xiàn)通訊，利用串口對變頻器進(jìn)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(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
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