PCC与台达变频器通信驱动程序的设计———贝加莱有奖征文三等奖

［编辑简介］：该文论述关于贝加莱2005系列PCC与台达VFD-A系列变频器间的数据通信问题，详细介绍了通信驱动程序的设计方法。通过台达变频器的通讯协议，并借助调用B&R提供的Frame Drive函数直接读/写串口的方法来实现它们之间的数据通信。［摘要］：该文论述关于贝加莱2005系列PCC与台达VFD-A系列变频器间的数据通信问题，详细介绍了通信驱动程序的设计方法。通过台达变频器的通讯协议，并借助调用B&R提供的Frame Drive函数直接读/写串口的方法来实现它们之间的数据通信。［关键词］：可编程计算机控制器 数据通信 驱动程序 逻辑框图
  
  1 前言
可编程计算机控制器（Programmable Computer Controller，简称PCC）是在可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）的基础上逐步演变，发展起来的新一代控制器。它把工控机（简称IPC）的主要特点，即处理能力强大、编程灵活与PLC的主要特点，即运行可靠、使用简便有机地结合起来，在工业控制领域得到了迅猛的发展和广泛的应用。随着计算机网络技术的发展和工厂自动化要求的不断提高，并适应管理信息和控制相结合的需要，对底层控制单元的控制能力和通信能力，特别是对上位机与底层智能控制单元、现场智能控制单元相互之间的通信的要求也越来越高。B&R 的PCC技术在工控领域具有突出的特点和某些优势，并不断推出新产品满足市场的需求，为工控人士提供一个强有力的开发平台，能简单快捷地完成一个复杂的项目。
台达的VFD-A系列变频器在我公司的设备上大量使用，但是它不能与PCC之间通过标准协议通信，只能通过硬连线（I/O）的方法完成，这种方法不能满足控制系统的要求。为此，通过台达变频器的通信协议，调用B&R提供的Frame Drive函数直接读写串口的方法实现了PCC与变频器（VFD-A系列）之间的数据通信。本文详细介绍了PCC（2005系列产品）和台达变频器（VFD-A系列）通信的方法。
  2 系统的构成
该驱动程序是与同向双螺杆挤出机配套的电仪控制系统的一部分。同向双螺杆挤出机电仪控制系统以PCC为整个控制系统的核心，IPC为人机界面，变频器和直流调速器为调速单元构成的一套控制系统，该控制系统的控制方式简称为PCC控制模式，PCC模式一般适合中大规模的控制项目。在这种模式中，PCC 负责通信控制、顺序逻辑控制及温度PID调节，IPC负责统计管理、人机接口及打印，变频器和直流调速器负责主电动机的无级调速、启动、停止。整个系统的构成如图1所示。
从图1可看出，PCC模式是由几个相对独立的单元组成的，通信程序又把整个系统组织成一个有机整体，能够实现管控一体化。贝加莱的PCC 提供了多种通信模块，有一种通信模块IF622同时具有三种标准通信接口（RS232、RS422、RS485）。台达变频器的通信接口采用的是RS485标准，直流调速器的通信接口采用的是RS422标准，而一般的IPC串行通信接口采用的是RS232标准。因此，若要实现三者之间的通信必须解决通信接口之间信号的转换问题。主要是电平转换和物理接口的转换。为了解决这个问题，可以在PCC中插入一块IF622即具有三种通信标准的接口，分别连接相对应的设备。这样整个系统的连接就非常简单，降低了系统的造价，并提高了控制系统的可靠性。
  
  图 1 同向双螺杆挤出机控制系统的构成
  

IF1是标准的RS232作为IPC的编程接口和组态软件的通信口使用。IF2是标准RS485口通过两线的485双绞线与台达变频器连接。IF3是标准的RS422口，通过四线422与直流调速器连接。
  3 PCC与变频器的数据通信
    PCC与变频器的通信和PCC与直流调速器的通信程序的框图基本一致，而两者之间的根本区别是通信协议的不同。本文以PCC与台达变频器VFD-A系列的通信程序为例。
3.1通信协议
      VFD-A系列变频器的通信协议是以十六进制的ASCII码方式进行数据传输的,传输的单位是帧。传输的速率是4800Bit/S，校验方式是奇校验。每帧数据格式如图2所示。

  
  图2  帧数据格式

   由图2可知，每帧数据有11个字节， 8字节的数据，2个字节的控制位字符和1个字节的校验位。协议同时规定了变频器可以识别的四种指令，每种指令都有唯一的控制字头标识。指令可以分为两类，写指令和读指令。如表1。
表1  写指令和读指令
                                         指 令