變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)查詢引擎的設(shè)計(jì)

成鳳敏

CHENG Feng-min

（唐山學(xué)院，唐山 063000）

0 引言

在工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)，可編程控制器與變頻器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，因此不同變頻器與PLC的通訊方式連接，成為了研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)的變頻器廠家，由于技術(shù)和市場(chǎng)原因，使用的通訊協(xié)議五花八門，相互兼容性也不完全匹配。在工控現(xiàn)場(chǎng)中，不同的技術(shù)領(lǐng)域會(huì)采用不同型號(hào)的變頻器，不同型號(hào)變頻器的通訊網(wǎng)絡(luò)配置也有所不同。我國(guó)伺服控制系統(tǒng)的研究較國(guó)外晚，而且對(duì)變頻器與PLC之間通訊協(xié)議的研究也不成熟，技術(shù)人員對(duì)其技術(shù)參數(shù)以及配置都不能完全掌握，使得重復(fù)性工作較多，系統(tǒng)開(kāi)放性、互操作性差，其穩(wěn)定性、可靠性也相應(yīng)的降低。因此，提供一個(gè)能夠正確快速地查詢變頻器與上位控制器之間的通訊網(wǎng)絡(luò)配置的應(yīng)用程序成為工控現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、監(jiān)管和維護(hù)工作的迫切需要[1]。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用Visual C++建立查詢平臺(tái)，以SQL Server為后臺(tái)，在大量總結(jié)和抽象工控現(xiàn)場(chǎng)最常用的變頻器和上位控制器的配置方案基礎(chǔ)上，針對(duì)不同型號(hào)變頻器與不同品牌、型號(hào)的PLC/工控機(jī)之間的通信模式，建立變頻器和上位控制器通訊格式及網(wǎng)絡(luò)類型的數(shù)據(jù)庫(kù)模型。Visual C++ 通過(guò)MFC ODBC方式訪問(wèn)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，生成應(yīng)用程序，能夠迅速地為工控現(xiàn)場(chǎng)及技術(shù)人員提供變頻器和PLC之間的通信方案。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，各功能模塊如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

身份驗(yàn)證：提供系統(tǒng)的訪問(wèn)控制功能。

通訊信息管理：即通訊過(guò)程的協(xié)議和參數(shù)等信息的管理。包括添加、修改和刪除通訊信息。通訊信息包括通訊協(xié)議、適配器和波特率等。

通訊方案信息管理：包括變頻器系列、PLC系列、通訊協(xié)議方式、適配器、波特率設(shè)置和通訊地址設(shè)置等。提供的功能為添加、修改和刪除變頻器與PLC通訊配置的基本信息。

查詢管理：包括按系列匹配查詢和按通訊協(xié)議查詢兩種。通過(guò)查詢接口，可更加方便地利用SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的強(qiáng)大功能為用戶提供資源和幫助。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

2.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)表

根據(jù)E-R圖，要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)據(jù)表包括變頻器系列信息表、PLC系列信息表、通訊協(xié)議信息表、適配器信息表、波特率信息表、PPO類型信息表和變頻器/PLC通訊方案信息表等。通過(guò)創(chuàng)建表的腳本文件來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)信息表的創(chuàng)建。創(chuàng)建變頻器系列表的SQL腳本如下[2]：

用SQL腳本創(chuàng)建其他信息表的方法與創(chuàng)建變頻器系列表的方法相似，不在一一列出。創(chuàng)建完成后，要添加變頻器系列、PLC系列、通訊協(xié)議、適配器、波特率和PPO類型的索引。

2.2 創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程

在查詢系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，有些工作經(jīng)常進(jìn)行，比如向表中插入或更新變頻器與PLC的通訊方案，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，可通過(guò)創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)提高效率。

存儲(chǔ)過(guò)程add_xinxi_tab用于插入通訊方案的信息，存儲(chǔ)過(guò)程的Transact-SQL代碼如下[3]。

創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)處理數(shù)據(jù)的速度。該存儲(chǔ)過(guò)程將在應(yīng)用程序中被調(diào)用，既可以向變頻器通訊方案信息表中添加數(shù)據(jù)也可以修改數(shù)據(jù)。

3 工程框架設(shè)計(jì)

完成了系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)表的創(chuàng)建后，通過(guò)Visual C++ 的向?qū)С绦蛏晒こ炭蚣埽瑒?chuàng)建新工程并設(shè)計(jì)主界面，布局如圖2所示。其中包括菜單、設(shè)備型號(hào)信息、參數(shù)信息管理、通訊方案信息管理和查詢管理五個(gè)部分。

圖2 系統(tǒng)主界面

完成主界面布局后，對(duì)各個(gè)模塊的控件進(jìn)行設(shè)置，包括控件類型、ID設(shè)置以及添加相應(yīng)的控件變量和CString類型變量。然后將主界面連接到數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，將初始設(shè)定的數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)內(nèi)容顯示到主界面上。

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 菜單和設(shè)備型號(hào)信息

本模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各菜單的操作，如系列匹配查詢、通訊協(xié)議查詢和窗口操作等，并且可以顯示變頻器與PLC的各個(gè)系列名稱，使設(shè)備型號(hào)清晰化。

4.2 參數(shù)信息管理

本模塊是對(duì)變頻器與PLC通訊過(guò)程中涉及的通訊協(xié)議、連接方式、波特率、PPO類型等參數(shù)信息的設(shè)置管理。方便修改數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容，避免后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，提高各個(gè)協(xié)議或參數(shù)的信息管理效率。

4.3 通訊方案信息管理

本模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)不同變頻器系列與不同系列PLC之間的通訊方案的信息進(jìn)行管理，包括對(duì)通訊方案整體信息的添加、修改和刪除操作，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且顯示列表框中顯示出來(lái)，操作過(guò)程與顯示效果如圖3所示。

圖3 通訊方案信息管理

4.4 信息查詢模塊

查詢模塊完成變頻器與PLC之間的通訊方案的信息查詢過(guò)程。分為兩種查詢方式：按系列查詢和按通訊協(xié)議查詢。

在按系列查詢中，既可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)變頻器系列或PLC系列的統(tǒng)計(jì)查詢，也可以實(shí)現(xiàn)變頻器系列與PLC系列的匹配唯一查詢。顯示界面如圖4所示。一種方式是實(shí)現(xiàn)下拉列表框中的詳細(xì)信息進(jìn)行系列單獨(dú)查詢，也可以實(shí)現(xiàn)系列的匹配查詢；另一種方式是通過(guò)模糊查詢，快速簡(jiǎn)潔地搜索各系列的通訊方案信息。

按通訊協(xié)議查詢的顯示界面如圖5所示。一種方式是實(shí)現(xiàn)下拉列表框中的詳細(xì)信息進(jìn)行按通訊協(xié)議的不同方式進(jìn)行查詢；另一種方式是通過(guò)模糊查詢，快速簡(jiǎn)潔地搜索使用不同通訊協(xié)議的通訊方案信息。

圖4 按系列查詢

圖5 按通訊協(xié)議查詢

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，搜索過(guò)程清楚、迅速，4個(gè)功能模塊全部運(yùn)行正常。一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)變頻器與PLC之間通訊過(guò)程中的通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、變頻器通訊參數(shù)、通訊方案信息等模塊的管理，避免了對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)反復(fù)操作的繁瑣程度；另一方面，實(shí)現(xiàn)了主要的查詢管理，按不同的查詢方式都能順利完成，對(duì)變頻器通訊網(wǎng)絡(luò)方案信息的查詢和顯示效果都全部完成。通過(guò)各模塊的聯(lián)系，應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了所有基本要求的管理和查詢功能，能夠?yàn)榧夹g(shù)人員提供變頻器的通訊方案，避免反復(fù)查詢使用手冊(cè)的復(fù)雜過(guò)程。

[1] 黃金鳳,張進(jìn),李占賢,孫淑惠. PLC與變頻器間的通信實(shí)現(xiàn)[J].工礦自動(dòng)化,2007,10.

[2] 胡雪梅,韓全立,宣鋒,田磊.通用變頻器功能參數(shù)的設(shè)置[J].機(jī)床與液壓,2010,38(4):34-37.

[3] 李濤,劉凱奎,王永皎.Visual C+++SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)與實(shí)例[M].北京:清華大學(xué)出版社 2006.