【正文】 RTU和TCP協(xié)議來說，其中TCP和RTU協(xié)議非常類似，我們只要把RTU協(xié)議的兩個字節(jié)的校驗碼去掉，然后在RTU協(xié)議的開始加上5個0和一個6并通過TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議發(fā)送出去即可。其中modbus通訊協(xié)議RS42RS485傳輸距離理論為1200米，modbus通訊協(xié)議RS232傳輸距離理論為12米。 Modbus協(xié)議包括ASCII、RTU、TCP等，并沒有規(guī)定物理層。廣播請求必須是寫命令， 所有設備必須接收寫命令的廣播。主站同時只能啟動一個Modbus事務處理，從站之間不能相互通信。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)控。同F(xiàn)C 協(xié)議對應的控制字，用于從主系統(tǒng)（例如PC）向從系統(tǒng)發(fā)送命令如圖35表355所示。一是用于主機到從機時，它包括控制字（前2個字節(jié)）和串行通信參考值（后2個字節(jié)）。 利用參數(shù)數(shù)據(jù)塊可以對變頻器的各種參數(shù)進行讀取和修改，如：變頻器參數(shù)207 為輸出上升時間，要讀取它的值，主機發(fā)送如下請求：PKE=10CFH，其中高4位AK=0001，為讀參數(shù)命令，低12位為 0CFH=207為參數(shù)編號；IND=0000H，該參數(shù)無子條目；PWEhigh=0000H；PWElow=0000H；如果參數(shù)207 上升時間的參數(shù)值是10s，則從機的應答為 PKE=10CFH； IND=0000H。如圖351所示圖351 PKE組成參數(shù)字節(jié)第1215位屬于參數(shù)命令和響應(AK)位，用于傳輸參數(shù)命令（由主到從），并且將從系統(tǒng)處理過的回復傳回到主系統(tǒng)。⑤ DATA 數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)取決于報文類型。10是固定字符數(shù)，而n是可變的（取決于文本的長度）。整個報文由一個數(shù)據(jù)控制字節(jié)(BCC)來結(jié)束。Danfoss FC協(xié)議的典型應用就是對變頻器的 控制，[11]Danfoss變頻器具有 RS485接口，并內(nèi)置了FC協(xié)議，通過串行通信，主機除了能對變頻器的 輸出進行控制，還可以實現(xiàn)對變頻器的絕大部分 參數(shù)進行調(diào)節(jié)和控制。主機可以是PC機、PLC或單片機系統(tǒng)等。約定中包括對數(shù)據(jù)格式，同步方式，傳送速度，傳送步驟，檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守，它也叫做鏈路控制規(guī)程[10]。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。終接電阻在RS485網(wǎng)絡中取120Ω。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS485收發(fā)器共模電壓范圍為7～+12V，只有滿足上述條件，整個網(wǎng)絡才能正常工作。 RS485接口連接器采用DB9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB9（針） RS485與LPC2148的連接RS485有兩線制和四線制兩種接線，[6]四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點。而RS485接口在總線上是允許連接多達128個收發(fā)器。接口信號電平比RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。RS485接口是在RS232接口的基礎上推出的性能更優(yōu)的一種串口。但是，在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會有電氣噪聲干擾傳輸線路，使用RS232通訊時經(jīng)常因外界的電氣干擾而導致信號傳輸錯誤；另外，RS232通訊的最大傳輸距離在不增加緩沖器的情況下只可以達到15 米。在這里尤為注意并不是所有的RS485收發(fā)器都能夠支持高達10Mbps的通訊速率。RS485標準是為彌補RS232通信距離短、速率低等缺點而產(chǎn)生的。 例如，對變頻器采用傳統(tǒng)的模擬量控制時，；如采用通訊控制時，則其精度在最大運行頻率(如400Hz)范圍內(nèi)可達到1轉(zhuǎn)()。 ④ 速度檢測電路:以裝在異步電動機軸機上的速度檢測器(tg、plg等)的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉(zhuǎn)。 ① 運算電路：將外部的速度、轉(zhuǎn)矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。裝置容量小時，如果電源和主電路構(gòu)成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波回路。 ① 整流器：最近大量使用的是二極管的變流器，它把工頻電源變換為直流電源。CPU就安裝在控制電路板上，變頻器的操作軟件燒錄在CPU上，同一型號的變頻器軟件是固定的，唯一例外的就是三晶變頻器，軟件可根據(jù)使用需求更改。變頻器是應用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電動機的電力傳動元件。?? LPC2144/46/48 UART1 帶有標準的調(diào)制解調(diào)器接口信號。?? 寄存器位置遵循 550 工業(yè)標準。除了標準的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)線外，LPC2144/46/48UART1 還提供一個完全的調(diào)制解調(diào)器控制握手接口。在接收過程中，UART從消息幀中去掉起始位和結(jié)束位，對進來的字節(jié)進行奇偶校驗，并將數(shù)據(jù)字節(jié)從串行轉(zhuǎn)換成并行。消息幀從一個低位起始位開始，后面是7個或8個數(shù)據(jù)位，一個可用的奇偶位和一個或幾個高位停止位。多個32 位定時器、1 個或2 個10 位ADC、10 位DAC、PWM 通道、45 個高速GPIO 以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳，使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)[1]。3 電路原理設計 主控芯片的簡介LPC2148 是基于一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32/16 位ARM7TDMISCPU 的微控制器，并帶有32kB 和512kB 嵌入的高速Flash 存儲器。而對于一些小型實驗裝置和嵌入式控制裝置，處理器在控制變頻器之外，一般還需要處理鍵盤輸入、顯示屏、數(shù)據(jù)采集和其它過程控制等工作，這種控制要求更適合采用ARM7或單片機系統(tǒng)作為控制核心。方案二：在變頻器模擬量輸入端輸入0～10V或4～20mA信號,通過改變輸入模擬量的大小控制變頻器的輸出頻率。通過三種控制器的比較，最終方案三，利用LPC2148控制器，主要由于LPC2148功能更強大，端口多，有兩個UART 能夠滿足我們畢業(yè)設計大課題《多功能智能烘烤科學試驗箱》的要求，需要兩個UART分別控制變頻器與液晶顯示、需要較多的端口來控制四個電機、一個USB接口用于存儲數(shù)據(jù)、一個溫度傳感器接口、八個限位開關(guān)、兩個備用繼電器、六個按鍵接口。單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路、1 個USART）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。方案三：利用LPC2148以通信的方式對變頻器運行參數(shù)進行設置。實現(xiàn)LPC2148對單個及總線上多臺變頻器的參數(shù)設置。 設計要求熟悉電路設計、掌握LPC2148的應用開發(fā)。由于采用了通訊方式，可以通過上位機來方便地進行組態(tài)和系統(tǒng)維護，包括上傳、下載、復制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等。在網(wǎng)絡化日益普及的今天，與普通的點對點硬線連接方式而言，通過高速通訊連接的變頻器系統(tǒng)可以最大程度上降低系統(tǒng)維護時間、提高生產(chǎn)效率、減少運行成本。有必要對其實現(xiàn)在線工作狀態(tài)的監(jiān)測以及常規(guī)故障機理的綜合分析研究，以便對其故障的事先診斷分析。通用變頻器以體積小、重量輕、通用性強、適用范圍廣，保護功能完善、可靠性高、操作簡便等優(yōu)點，受到眾多行業(yè)的歡迎。關(guān)鍵詞 變頻器，LPC2148，通訊協(xié)議， RS485 ，串行通訊Control by LPC2148 Communicationbased inverterABSTRACTFrequency conversion motor speed as a major means of munication in the industry has been applied widely, the wide speed range, high precision and steady speed fast dynamic response, and wide application scope, technical performance, reliable operation has been gradually replacing dc motor control system. General inverter with RS232/422/485 munication interface, can achieve superior polymerizingkettle39。畢業(yè)設計（論文）題 目： 基于LPC2148通訊的變頻器控制 目 錄1 選題背景 1 發(fā)展現(xiàn)狀 1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 1 設計要求 22 方案論證 2 主控芯片的選擇 2 變頻器控制方式的選擇 33 電路原理設計 4 主控芯片的簡介 4 UART串行通訊 4 變頻器的簡介 5 變頻器內(nèi)部原理簡介 5 變頻器通訊控制概述 6 RS－485接口電路 7 RS485簡介 8 RS485與LPC2148的連接 93. 5 通訊協(xié)議 11 Danfoss FC通訊協(xié)議 11 Modbus通訊協(xié)議 154 變頻器驅(qū)動軟件設計 17 Danfoss變頻器利用Danfoss FC協(xié)議驅(qū)動設計 17 三菱變頻器利用Modbus協(xié)議驅(qū)動設計 19 LPC2148與變頻器通訊設計 24 LPC2148與單臺變頻器通訊的設計 24 LPC2148與多臺變頻器通訊的設計 26 調(diào)試過程 28 變頻器的安裝與測試 28 變頻器通訊參數(shù)設置 28 聯(lián)機調(diào)試 295 結(jié)果分析 326 總結(jié) 32致 謝 34參考文獻 35附錄A Uart1串口程序代碼 36附錄B 發(fā)送數(shù)據(jù)指令至變頻器程序代碼 38附錄C 調(diào)試界面 41附錄D LPC2148引腳分布圖 42附錄E 整個課題原理圖 42基于LPC2148通訊的變頻器控制摘 要變頻調(diào)速作為交流電機調(diào)速的主要手段已經(jīng)在工業(yè)領域中應用的十分廣泛，其具有的調(diào)速范圍寬、穩(wěn)速精度高、動態(tài)響應快、適用范圍廣、運行可靠等技術(shù)性能，已逐步取代直流電機調(diào)速系統(tǒng)。本文采用在LPC2148的控制下，利用RS485通訊接口分別與Danfoss、三菱變頻器下通過Danfoss FC、Modbus通訊協(xié)議通訊，最終能夠根據(jù)控制要求實現(xiàn)PID閉環(huán)自動控制。變頻調(diào)速在調(diào)速范圍、調(diào)速精度、動態(tài)響應、低速轉(zhuǎn)矩、通信功能、智能控制、功率因數(shù)、節(jié)約電能、工作效率、使用方便等方面具有優(yōu)異的性能，是其他的交流調(diào)速方式無法比擬的。變頻器故障率在這種環(huán)境中自然，比較高，一般都采取事后維修的方式進行，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的維修方式將變?yōu)楣收项A報和整機在線維修。隨著變頻調(diào)速技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和傳感技術(shù)等的飛速發(fā)展，可以利用上位機來與變頻器之間進行數(shù)據(jù)的傳送及控制變頻器。而且通過現(xiàn)場總線模塊，可以不考慮變頻器的型號，而以同一種語言來與不同功率段、不同型號地變頻器進行組構(gòu)，如功率、速度、轉(zhuǎn)矩、電流、設定值等。其中利用LPC2148與變頻器的通訊來更改變頻器的參數(shù)設置。掌握RS485的接口電路。方案二：利用單片機以通信的方式對變頻器運行參數(shù)進行設置。若變頻器直接與上位機相連，省去了PLC，降低了成本，便于實現(xiàn)分布式控制。多個32 位定時器、1 個或2 個10 位ADC、10 位DAC、PWM 通道、45 個高速GPIO 以及多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳，使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。 變頻器控制方式的選擇方案一：通過變頻器面板操作，即通過操作面板改變頻率的輸出和其他運行參數(shù)。工控領域中常用的PLC、DCS等控制系統(tǒng)都具有適用于變頻器接口條件的控制模塊，可以方便的實現(xiàn)變頻器的閉環(huán)自動控制，在大中型的控制系統(tǒng)中使用較為普遍。因此在后兩種方案中，方案三通過變頻器的通訊口(多為RS485)進行控制符合我們的要求。較小的封裝和很低的功耗使LPC2148特別適用于訪問控制和POS 機等小型應用中；由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口（從USB 全速器件、多個UART、SPI、SSP到I2C 總線）和8kB～40kB 的片內(nèi)SRAM，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、軟modem、語音識別、低端成像，為這些應用提供大規(guī)模的緩沖區(qū)和強大的處理功能。UART首先將接收到的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)來傳輸。奇偶位可用來幫助錯誤校驗。LPC2141/42/44/46/48 包含2 個UART。特性：?? 16 字節(jié)接收和發(fā)送FIFO。?? 發(fā)送 FIFO 控制使能實現(xiàn)2 個UART 的軟件（XON/XOFF）流控制。（但VFD也可解釋為Vacuum fluorescent display，真空熒光管，故這種譯法并不常用）。它主要由兩部分電路構(gòu)成，一是主電路（整流模塊、電解電容和逆變模塊），二是控制電路（開關(guān)電源板、控制電路板）。[3]它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。為了抑制電壓波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流）。