基于labview串行通信的變頻調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)
張有清，楊文煥，王世杰，葛敏，嚴(yán)蘭舟
（上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院，上海200093）
摘要：介紹了串行通信在變頻驅(qū)動監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，它通過串行口將數(shù)字信號處理器( dsp)采集到的電壓、電流及轉(zhuǎn)速量傳送到上位機，并將控制指令通過串行口發(fā)送到dsp。提出了幾種串行通信的實現(xiàn)方式，并根據(jù)試驗要求選擇一種合適的方法。上位機采用labview編程，通過采用labview開發(fā)平臺，pc機能很好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)存儲和繪圖，并通過前面板波形圖分析變頻調(diào)速系統(tǒng)的運行狀態(tài)及性能。試驗
結(jié)果表明采用的通信方式能達到要求。
關(guān)鍵詞：串行通信；變頻調(diào)速；labview；監(jiān)控系統(tǒng)
中圖分類號：tm 921. 51文獻標(biāo)志碼：a文章編號：1673-6540(2010)07-0050-04
0 引 言
數(shù)字信號處理器(dsp)由于其高效實時的處理能力，在變頻調(diào)速控制領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，常采用pc機和dsp主從式結(jié)構(gòu)，這樣可充分發(fā)揮dsp數(shù)值處理能力和pc機的友好界面。上位機采用labview軟件開發(fā)平臺，能為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，可以將繁瑣復(fù)雜的語言編程簡化為以菜單提示方式表示的選擇功能，并用線條將各種功能連接起來，十分省時簡便。與傳統(tǒng)的編程語言相比，labview圖形編程方式能夠節(jié)省百分之85以上的程序開發(fā)時間，但其運行速度幾乎不受影響，體現(xiàn)出了極高的效率。
在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，一般通過pci數(shù)據(jù)采集專采集電壓、電流及轉(zhuǎn)速量，而本文將dsp程序中的電壓、電流及轉(zhuǎn)速數(shù)字量通過串行通信接口傳遞給上位機。通過labview編程可以在前面板將電壓、電流及轉(zhuǎn)速量實時顯示出來，通過波形分析變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能并根據(jù)實際需要，以二進制形式保存接收到的數(shù)據(jù)，此外還可以進行諧波含量分析。與通過pci采集卡采集電壓、電流及轉(zhuǎn)速量相比，其優(yōu)勢在于節(jié)約了一塊pci采集卡，且顯示的是在dsp中實際參與運算的量。同時，上位機將指令通過串行通信接口傳遞給下位機dsp，這樣就可以靈活地進行交流變頻調(diào)速。
1 串行口通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.1 串行口通信的幾種方式
rs - 232目前仍然是廣泛使用的實現(xiàn)計算機之間、計算機與設(shè)備之間相互通信的方法之一，幾乎每臺工控機都有兩個rs - 232串行接口。rs- 232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。因此，其傳輸距離與傳輸速率相矛盾，再加上雙絞線上的分布電容，在不考慮傳輸速率的情況下其****傳送距離約為50 m，在不考慮傳輸距離的情況下其****速率為128 kb/s。在變頻交流調(diào)速系統(tǒng)中，逆變器開關(guān)元器件的開關(guān)頻率一般為10 khz。因此，即使在不考慮傳輸距離的情況下，rs - 232仍不熊傳輸一個l6位的電壓或電流數(shù)據(jù)。
rs - 485串行接口克服了rs - 232傳輸距離近，傳輸速率慢等缺點，其****傳輸速率可達到10 mbps，傳輸距離可以達到120 m。為了實現(xiàn)將dsp的電壓電流數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C，可以采用rs -485串口進行通信，它在距離和速率上完全能滿足要求，但是rs - 485串行接日的程序比較復(fù)雜，而變頻調(diào)速系統(tǒng)對距離沒有較大的要求，因此需找到一種程序簡單、傳輸速率快的串行接口。usb 2.0轉(zhuǎn)rs - 232串口在工控機上能產(chǎn)生一個虛擬串口，波特率為300~ 921 600 bps，既能滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，程序又簡單。
1.2硬件電路
在實現(xiàn)sci的硬件連接中主要考慮scirxd、scitxd兩根線。由于外部輸入rs - 232電平，
因此設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意電平等一些特性的轉(zhuǎn)換。rs - 232串行通信中常用的電平轉(zhuǎn)換芯片為max232系列，其電平響應(yīng)時間為lls級，而直接采用rs - 232串口通信的波特率不超過120 kb-ps，因此能滿足其通信要求。但本文介紹的系統(tǒng)采用的是usb 2．o轉(zhuǎn)rs - 232串口，其波特率能達到921 600 bps。因此，max232系列電平轉(zhuǎn)換芯片不能滿足該系統(tǒng)的要求。針對該系統(tǒng)的特點，采用max3160電平轉(zhuǎn)換芯片，它能將rs -232電平轉(zhuǎn)換為電平。當(dāng)其引腳10接地時，其允許的波特率為250 kbps，而當(dāng)其引腳10接高電平時，其允許的波特率為1 mbps，正好符合該試驗系統(tǒng)要求。整個系統(tǒng)的硬件電路如圖1所示。
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