学文网1.2变频调速系统的实现方法
本论文系统以AT89C51单片机为核心器件,通过RS-485接口实现了对变频器的网络控制,以AT89C51作为USS协议主站,通过使用通讯模式控制变频器,利用其本身的串口与从站设备(MM440变频器)进行通讯,MM440通过RS-485串行接口接受主站控制信号。该通讯方式无需专门通讯卡等硬件设备。本系统可以通过USS总线完成主站对从站的远程操作,如运行控制,频率修改,并能通过LCD液晶屏显示当前变频器的频率等。在工业控制的各种设备中,一般都具有RS-485通信接口,通信介质采用RS-485屏蔽双绞线,可有效地减少电缆的数量,提高了系统的自动化水平及运行的可靠性[3]。
1.3变频器及其变频调速系统的介绍
西门子MM 440变频器是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列.。该变频器由微处理器控制,并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件,因此它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的,因而降低了电动机运行的噪声,全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。MM 440具有缺省的工厂设置参数,它是给数量众多的简单的电动机控制系统供电的理想变频驱动装置。由于MM 440具有全面而完善的控制功能,在设置相关参数以后,它也可用于更高级的电动机控制系统[1]。
西门子早期变频器的控制和参数设定可以直接由基本操作面板(BOP)完成,这种控制方式简便直观,但必须在现场进行操作。为解决变频器的远程控制,西门子MM 440提供了采用通用串口协议的RS-485通讯链路,在单一的RS-485链路上最多可以连接32台变频器,且根据各变频器的地址或者采用广播信息都可以找到需要通讯的变频器[7]。链路中需要有一个主控制器,而各个变频器则是从属的控制对象(从站)[2]。如*** 1-1 变频调速网络结构***所示:
1.4课题的主要任务
1、基于单片机的变频调速系统硬件设计:
1) 键盘接口电路模块
2) 串行口通讯电路模块
3) LCD动态显示模块
2、 基于单片机的USS协议通讯软件开发;
1) 主程序设计:
系统的主程序主要完成键盘接口电路与单片机接口的电路通讯;对按键进行扫描, 根据不同的按键执行对应的功能;根据不同的键选择进入相应的键处理程序中。
2) 变频器通讯模块和显示模块程序设计:
完成单片机与变频器通讯过程中, 各种情况下的读数据指令和写数据指令的数据格式编写。LCD液晶显示模块系统在运行过程中显示当前的运行频率;
3) 键位处理模块设计:
加一减一模块、启动停止模块、地址修改模块
3、 变频调速系统调试
1) 主程序的测试
2) 键处理模块以及子程序的测试
3) 程序的整体测试
1.5本章小结
首先对变频调速系统的目前技术状况和未来发展情况进行了简要描述,接着阐述了本课题设计的目的和意义、变频调速实现的方法以及所能解决的问题,最后规划了本课题的主要任务。
第二章 USS通讯协议的介绍
2.1 RS-485串行通讯
RS-485是一种多发送器的电路标准,它允许双导线上一个发送器驱动32个负载设备。它是为多台机器之间进行通讯而设计的,有着很高的抗噪声能力,而且允许工作在超长距离的场合(可达1000m以上),采用RS-485接口可以实现多机间串行通信,根据使用的接口芯片不同可挂接的节点数量不同,通常可达32~128个节点。在采用RS-485接口实现多机串行通信时,要特别注意发送器输出的控制问题,RS-485采用差动电压,在0与5V之问切换,具有数据传输速率高、传送距离远的优点[8]。
2.2通用串口接口的优点及其总线协议(USS)的介绍
所有的西门子变频器都有一个串行接口。串行接口采用通信介质RS- 485屏蔽双绞线,可有效地减少电缆的数量,提高了系统的自动化水平及运行的可靠性。
采用串口接口有以下优点:
? 大大减少布线的数量。
? 无须重新布线,即可更改控制功能。
? 可以通过串行接口设置和修改变频器的参数。
? 可以连续对变频器的特性进行监测和控制。
通用的串行接口协议(USS)按照串行总线的主-从通讯原理来确定访问的方法[7]。
第二章 USS通讯协议的介绍......................4
2.1 RS-485串行通讯....................4
2.2通用串口接口的优点及其总线协议(USS)....................4
2.3通讯方式....................4
2.4 USS通讯协议说明....................4
2.5 数据块....................5
2.6本章小结....................6
第三章 变频器控制系统的硬件设计....................7
3.1 系统的硬件的总体结构....................7
3.2 系统的硬件设计....................7
3.3 硬件电路可移植性设计....................9
3.4 硬件系统原理***....................10
3.5 本章小结....................12
第四章 变频器控制系统的软件设计....................13
4.1软件协议的设计....................13
4.2 软件总体设计....................13
4.3存储类型与存储模式的定义.................
...15 4.4键位处理模块设计....................16
4.5变频器通讯模块和显示模块的设计....................18
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