數(shù)字控制已成為無刷直流電動機(以下簡稱BLDcM)的發(fā)展趨勢，通信系統(tǒng)是BLDcM數(shù)字控制及遙控的重要組成部分，由于大功率BLDcM運行時會對通信系統(tǒng)產(chǎn)生強烈的電磁干擾，可靠的通信系統(tǒng)設計是實現(xiàn)數(shù)字控制的前提。Rs485串行通訊總線標準及接口技術已廣泛應用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡、機電一體化產(chǎn)品等諸多領域，在數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡以及工業(yè)上的分布式控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要采用串行通信來達到遠程信息交換的目的。由于Rs485具有性能優(yōu)異、組網(wǎng)簡單的優(yōu)點，它在集中控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)中的應用相當廣泛，特別是在要求遠距離傳輸?shù)膽弥校?/DIV>
設計的Rs485通信系統(tǒng)用MFc(MicrnsonFt0un—dation classes)設計上位機界面，MFc是用于在c++環(huán)境下編寫應用程序的一個框架和引擎。用TMs320F2812(以下簡稱DsP2812)為核心設計Bc—DcM通信系統(tǒng)下位機。通過遠程控制器對計算機進行遠程控制，實現(xiàn)BLDcM起、停和轉速的調節(jié)。
下位機實時地將BLDcM的轉速、電壓、電流、過壓、欠壓、過流等信息上傳給計算機，同時計算機對上傳的數(shù)據(jù)進行處理，實時顯示轉速、電壓、電流等信息。
遠程控制器和計算機通過電磁波進行數(shù)據(jù)傳輸。因此BLDcM的運行情況都可以通過遠程控制器進行監(jiān)視，并對BLDcM進行相應的控制。為了保障計算機和BLDcM通信的可靠性，通信系統(tǒng)采用了雙余度設計，并實現(xiàn)兩個余度的自行切換。
為了簡化硬件系統(tǒng)復雜程度，采用部分冗余的設計策略，對電平轉換電路、收發(fā)器及傳輸介質雙絞線進行冗余設計，利用DsP2812的兩個串口通信模塊scIA、scIB，和計算機的兩個Rs232串口cOMl、cOM2，構成了雙余度的通信系統(tǒng)。系統(tǒng)框圖如圖1所示．
正常情況下，余度l處于工作狀態(tài)，余度2則作為余度l故障時的備份。通信期間計算機一直監(jiān)聽余度1的工作狀態(tài)，一旦余度1被檢測到故障，經(jīng)軟件處理通信自動切到余度2，保證通信的正常工作。
計算機接收從DsP上傳的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)處理分析與處理，把接收的數(shù)據(jù)顯示出來，并繪制電機的轉速曲線。下位機可隨時接收上位機的命令，對BLDcM進行起、停和轉速控制。
2基于MFc的上位機設計
上位機軟件系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和MFc圖形圖像界面系統(tǒng)構成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)又分為總線監(jiān)聽模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，軟件組成結構如圖2所示。圖形圖像界面系統(tǒng)通過調用數(shù)據(jù)采集模塊町實現(xiàn)圖形界面的實時刷新(每10 ms更新一次)。
2．1基于MFc的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊和總線監(jiān)聽模塊組成，程序流程圖如圖3所示。上位機采用Mscomm中斷接收數(shù)據(jù)，即接收緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)時，立刻進入中斷程序。根據(jù)本系統(tǒng)特點，由于每次上傳的數(shù)據(jù)量較大，為了確保在數(shù)據(jù)接收前數(shù)據(jù)全部到達接收緩沖區(qū)，在接收中斷程序中加了1 ms的延時程序．
系統(tǒng)采用軟件沒計進程總線監(jiān)聽和余度的自行切換�？偩�監(jiān)聽模塊通過監(jiān)聽接收中斷實現(xiàn)對總線監(jiān)聽的功能。根據(jù)設計特點，上位機每10 ms進行一次接收中斷，當在50 ms內如果未進行接收中斷，則認為總線故障。通過50 ms的定時中斷實現(xiàn)總線監(jiān)聽功能。余度切換過程是：當檢查到總線故障時，計算機把通信從cOMl口轉換到cOM2口，發(fā)送余度切換數(shù)據(jù)幀給DsP，由于數(shù)據(jù)是從cOM2口發(fā)出的，數(shù)據(jù)會通過余度2到達DsP，DsP接收到余度切換命令后，會把數(shù)據(jù)的上傳從scIA切換到scIB，從而實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的上傳與下傳全部切換到余度2。
2.2基于MFc的圖形界面
上位機的難點是實時曲線的繪制問題。我們采用面向對象程序設計技術，基于MFC框架開發(fā)，將顯示數(shù)據(jù)采集封裝 ， 顯示曲線進一步分為cAxis類和cline類。cAxis類負責坐標軸的構建，包含量程、刻度等，cLine負責曲線的數(shù)據(jù)保存。
繪制實時曲線的難點首先是起點的確定。繪制時首先要判斷起點是否超出了屏幕顯示的范圍，若超出，將超出部分截掉，從超出的位置繪制；沒有超出，繪制曲線。另外，隨著采樣時間的增長，采集的數(shù)據(jù)量越來越大，為了防止數(shù)據(jù)緩沖區(qū)溢出，我們要及時刪除不用顯示的數(shù)據(jù)。這個功能由cLineRemoveUselessP0ints()函數(shù)實現(xiàn)。實時曲線繪制的開始和停止通過setimer()和killtimer()函數(shù)實現(xiàn)。
3下位機軟件設計
BCDCM通信系統(tǒng)下位機系統(tǒng)采用DsP2812 為核心設計。
DsP2812通過CAP捕獲功能獲得電機的轉速，利用自帶ADc模塊獲得電機的電壓和電流，通過比較單元產(chǎn)生六路PWM波。DSP2812有兩個串口通信模塊SCIA和scIB，因此用一塊DsP就可以實現(xiàn)通信的雙余度設計。DsP采用定時中斷每10 ms向上位機發(fā)送一次數(shù)據(jù)。scI采用FIFO模式收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣可以降低Ds=P的中斷次數(shù)，加快數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)傳輸速度。數(shù)據(jù)幀格式如圖5所示。
(I)幀頭(2個字節(jié)：)由OxEF和 0x80兩個字節(jié)組成，作為幀起始標識。
(2)幀類型(1個字節(jié))：0x01表示參數(shù)設置指令，0x02表示應答幀，0x03表示余度切換。
(3)數(shù)據(jù)簇(4個字節(jié))：數(shù)據(jù)簇由Datal Data4四個字節(jié)組成，其中Datal—Dm3表示所傳輸數(shù)據(jù)的整數(shù)形式，Data4表示該數(shù)據(jù)是在10的n次方的作用下形成整數(shù)的。
(4)校驗和(1個字節(jié))：校驗和的組成是將校驗和之前的8個字節(jié)的數(shù)據(jù)求和OxFF取余后作為校驗和。
(5)重傳幀(1個字節(jié))：數(shù)據(jù)校驗沒通過，此幀置0x0I表示需要重傳此指令，否則為OxoO。
(6)幀尾(2個字節(jié))：幀尾由()x77~0xBB f個字節(jié)組成，作為幀結束標識。
下位機軟件流程圖如圖6所示。
4實驗結果
該系統(tǒng)在15 kw的BLDcM中進行了實驗驗證，正常情況下通信系統(tǒng)通過余度1工作，七位機界面如岡7a所示，在余度1斷開的情況下，會自行切換到余度2，不影響數(shù)據(jù)的傳輸，L位機界面如圖7b所示，從而提高了通信系統(tǒng)的可靠性；上位機面向對象程序設計，保障數(shù)據(jù)采集與顯示的實時性，雙緩沖技術解決了屏幕閃爍問題，模塊化的設計使得程序更具通用性。
