基于-RS485风机控制器设计-论文

1、-PAGE . z毕业论文 基于RS485的风机控制器设计-. z声 明本人所呈交的 基于RS485的风机控制器设计 ，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进展分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要奉献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示意。作者签名：日期：【摘要】为了满足多风机过滤器单元( FFU)群控系统的需要,设计了一种基于RS2485 /Modbus的FFU控制系统。系统采用RS2485总线组网,并通过Modbus协议实现数据传输和FFU网络群控。实验和工程应用结果验证了该系统设计方案的正确性和可靠

2、性,为实现FFU的网络化和自动化控制提供了一种有效的解决途径。RS485电脑集中控制系统是针对地下停车场、酒店、宾馆设计的一套风机控制器解决方案。利用总线集中控制各房间的参数，是一项现代楼宇建筑的最普遍适用的风机系统在自动化领域，随着分布式控制系统的开展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的根底上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。 随着数字技术的开展和计算机日益广泛的应用，现在一个系统往往由多台计算机组成，需要解决多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485收发器。RS-485收发器采用平衡发送

3、和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复 本系统提高了主通风机设备的自动化管理水平，有力地保证了主通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据。关键字：RS485通信 FFU风机 控制器为了满足多风机过滤器单元( FFU)群控系统的需要,设计了一种基于RS2485 /Modbus的FFU控制系统。系统采用RS2485总线组网,并通过Modbus协议实现数据传输和FFU网络群控。实验和工程应用结果验证了该系统设计方案的正确性和可靠性,为实现FFU的网络化和自动化控制提供了一种有效的解决途径。

4、RS485电脑集中控制系统是针对地下停车场、酒店、宾馆设计的一套风机控制器解决方案。利用总线集中控制各房间的参数，是一项现代楼宇建筑的最普遍适用的风机系统在自动化领域，随着分布式控制系统的开展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的根底上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。 随着数字技术的开展和计算机日益广泛的应用，现在一个系统往往由多台计算机组成，需要解决多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485收发器。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏

5、度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复 本系统提高了主通风机设备的自动化管理水平，有力地保证了主通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据。关键字：RS485通信 FFU风机 控制器RS485 puter centralized control system for underground parking, hotel, hotels, design a set of fan controller solution. The use of bus centralized control room parameter, is a modern bu

6、ilding is the most universal fan system in the automation field, along with the development of distributed control system, there is an urgent need for a bus can be suitable for long distance digital munication. On the basis of RS-422 standards, EIA has developed a support multiple nodes, long distan

7、ce and receiving the high sensitivity of the RS-485 bus standard. With the development of digital technology and puter increasingly e*tensive application, now a systems are often formed by multiple puters, need to solve multi station, long distance munication problems. At the request of munication d

8、istance of tens of meters to several kilometers, the wide use of RS-485 transceiver. RS-485 transceiver uses balance transmission and differential receiver, therefore has the suppression of mon-mode interference ability, coupled with the receiver with high sensitivity, can detect as low as 200mV vol

9、tage, so the transmission signal in kilometers beyond recoveryThe system improves the main ventilation equipment automation management level, effectively guarantee the main ventilation equipment economic, reliable operation, equipment management and repair provides reliable scientific basis.Keywords

10、 : RS485 fan controller。目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc25186 引言 PAGEREF _Toc25186 5 HYPERLINK l _Toc12125 一 总体方案设计 PAGEREF _Toc12125 7 HYPERLINK l _Toc23461 一 系统的构成 PAGEREF _Toc23461 7 HYPERLINK l _Toc20046 二 控制系统的要求 PAGEREF _Toc20046 9 HYPERLINK l _Toc15426 三变频调速节能分 PAGEREF _Toc15426 9 HYPERLINK

11、l _Toc23369 二RS-485接口 PAGEREF _Toc23369 10 HYPERLINK l _Toc21370 一 什么是RS-485接口. PAGEREF _Toc21370 10 HYPERLINK l _Toc31557 二 它具有以下特点 PAGEREF _Toc31557 10 HYPERLINK l _Toc25150 三 RS485接口定义图 PAGEREF _Toc25150 11 HYPERLINK l _Toc9209 四 RS-485网络的建立 PAGEREF _Toc9209 12 HYPERLINK l _Toc1479 五 为扩展的RS-485原理

12、图 PAGEREF _Toc1479 13 HYPERLINK l _Toc2706 三 控制系统硬件设计PAGEREF _Toc2706 14 HYPERLINK l _Toc24573 一 单相ACIM的变压变频调速系统电路构造 PAGEREF _Toc24573 15 HYPERLINK l _Toc19714 二 变频调速的原理 PAGEREF _Toc19714 16 HYPERLINK l _Toc13334 三 RS-485的硬件设计 PAGEREF _Toc13334 18 HYPERLINK l _Toc21157 四 硬件电路的设计 PAGEREF _Toc21157 18

13、 HYPERLINK l _Toc8456 四软件设计 PAGEREF _Toc8456 19 HYPERLINK l _Toc1886 一下位机控制软件设计 PAGEREF _Toc1886 19 HYPERLINK l _Toc12492 1控制算法 PAGEREF _Toc12492 19 HYPERLINK l _Toc27741 2控制软件开发 PAGEREF _Toc27741 20 HYPERLINK l _Toc27272 二上位机控软件设计 PAGEREF _Toc27272 21 HYPERLINK l _Toc5149 三单片机通讯程序设计 PAGEREF _Toc514

14、9 22 HYPERLINK l _Toc18189 四系统可靠性设计及调试 PAGEREF _Toc18189 24 HYPERLINK l _Toc2918 1 系统的可靠性设计 PAGEREF _Toc2918 24 HYPERLINK l _Toc8786 2 软件系统的调试 PAGEREF _Toc8786 24 HYPERLINK l _Toc32600 3 硬件系统的调试 PAGEREF _Toc32600 25 HYPERLINK l _Toc23002 4 软硬件结合调试 PAGEREF _Toc23002 25 HYPERLINK l _Toc12485 结论与展望 PAG

15、EREF _Toc1248525 HYPERLINK l _Toc1824 致 PAGEREF _Toc1824 26 HYPERLINK l _Toc1895 附目录： PAGEREF _Toc1895 26 HYPERLINK l _Toc32380 一 风机电路图 PAGEREF _Toc32380 27 HYPERLINK l _Toc27569 二 RS-485通信程序 PAGEREF _Toc27569 27 HYPERLINK l _Toc15905 参考文献 PAGEREF _Toc15905 32-. z引言 作为一种净化设备,风机过滤器单元FFU ( fan filte2r

16、ing unit)在各种干净工程中得到了广泛应用 1 - 2 。大型净化工程常采用多台FFU组合应用,这就需要实现对数台FFU的集中控制。RS2485总线通信方式具有构造简单、价格低廉、通信距离较远和数据传输速率适当等优点 3 。Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言,通过此协议,控制器之间、控制器和其他设备之间可以进展通信 4 。因此,本文将RS2485 /Modbus应用于FFU集群控制系统中,实现对多台FFU的集中控制。本文阐述了该控制系统的组成和实现方法,并给出了软硬件设计。实验和工程应用结果验证了该方案的正确性和可靠性,为实现FFU集控系统的网络化和自动化提供了一种可行的

17、解决方案。 在工业生产中的锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，风机设备被大量应用，但不管生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了，在生产过程中，不仅造成大量的能源浪费和设备损耗，而且控制精度受到限制，从而导致生产本钱增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。 在自动化领域，随着分布式控制系统的开展，迫切需要一种总线能适合远距离的数字通信。在RS-422标准的根底上，EIA研究出了一种支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。 随着数字技术的开展和计算机日益广泛的应用，现在一个系统往往由多台计算机组成，需要解

18、决多站、远距离通信的问题。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485收发器。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 风机的控制系统是风机的重要组成局部，它承当着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统变频器几局部组成。局部的主要功能如下：监控系统SCADA：监控系统实现对全风场风机状况的监视与启、停操它包括大型监控软件及完善的通讯网络。主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自

19、动启动、自动调向、自动调速、自动并网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重要控制、保护功能。它对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统变频器，它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，与变频系统变频器接口实现有功率以及无功功率的自动调节。变桨控制系统：与主控系统配合，通过对叶片节距角的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，提高了风力发电机组的运行灵活性。目前来看，变桨控制系统的叶片驱动有液压和电气两种方式，电气驱动方式中又有采用交流电机和直流电机两种不同方案。终究采用何种方式主要取决

20、于制造厂家多年来形成的技术路线及传统。变频系统变频器：与主控制系统接口，和发电机、电网连接，直接承当着保证供电品质、提高功率因素，满足电网兼容性标准等重要作用。一 总体方案设计一 系统的构成 在很多实际情况中，上位机和以单片机为主体的下位机所形成的现场数据采集控制系统相距比拟远，并且通信环境往往十分恶劣，存在各种各样的干扰，很容易造成数据传输过程的不正常，严重的造成大量电器的损坏。为了保证高可靠性的通信要求，在长距离传输时选择使用RS485串行总线接I=I标准，能有效地抑制共模信号干扰和很好地防止因距离增加和速率提高而导致的传输信号衰减及共地噪声等干扰所造成的影响。其系统的总体设计框图如图1所

21、示。 基于RS2485 /Modbus的FFU控制系统构造如图1所示。采用PC机作为上位机、多台FFU 控制器作为下位机,组成集中控制系统。系统采用RS2485串口为总线连接,上位机PC的通信接口RS2232 或USB 经RS2232 /RS2485 或USB /RS2485 转换器后连接到RS2485通信总线;下位机FFU控制器信号经隔离后由芯片SN65LBC184连接到总线上,采用主从通信方式,每个下位机FFU控制器可以设定系统唯一的通信地址。图1系统构造图二 控制系统的要求本控制系统基于RS485总线设计，采用主控PC机RS232/485转换接口主路由器从路由器FFU控制模块4层构造，主

22、控PC机最多可管理9台主路由器，每台主路由器可管理31台从路由器，从路由器最多不超过255台，每台从路由器可控制31台FFU控制模块，系统最多可控制7905台FFU风机。技术参数1. 工作电压：220V，20%，50Hz 2. 最大功率：1500W3. 通讯方式：RS4854. 工作温度：0 505. 工作湿度：4090%RH40不凝霜6. 存放温度：-20 +70三 变频调速节能分变频调速应用于风机系统电机的自动控制中，其节能效果明显。 由流体力学的根本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Qn，Hn2，Pn3，即流量与转速成正比，压力与

23、转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。图2给出了风机中风门调节和变频调速两种控制方式下风路的压力-风量(H-Q)关系及功率-风量(P-Q)关系。其中，曲线1是风机在额定转速下的H-Q曲线，曲线2是风机在*一较低速度下的H-Q曲线，曲线3是风门开度最大时的H-Q曲线，曲线4是风机在*一较小开度下的H-Q曲线。可以看出，当实际工况风量由Q1下降到Q2时，如果在风机以额定转速运转的条件下调节风门开度，则工况点沿曲线1由A点移到B点；如果在风门开度最大的条件下用变频器调节风机的转速，则工况点沿曲线3由A点移到C点。显然，B点与C点的风量一样，但C点的压力要比B点压力小得多。因此，风机在变频调速运

24、行方式下，风机转速可大大降低，节能效果明显。曲线5为变频控制方式下的P-Q曲线，曲线6为风门调节方式下的P-Q曲线。可以看出，在一样的风量下，变频控制方式比风门调节方式能耗更小，二者之差可由下述经历公式 2-l表示：2-1 l其中Q为风机运行时实际风量。Qe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的风量。Pe为风门开度为最大，且电机运行在额定转速时的功率。二RS-485接口一 什么是RS-485接口.接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。 接口使用一根信号线和一根信号返

25、回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。 针对RS-232-C的缺乏，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一二 它具有以下特点RS-485的电气特性：逻辑1以两线间的电压差为+2-6 V表示；逻辑0以两线间的电压差为-2-6V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。 RS-485的数据最高传输速率为10Mbps RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即

26、抗噪声干扰性好。 RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达 3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器， 即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。 因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。 因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9孔，与键盘连接的键盘接口

27、RS485采用DB-9针。三 RS485接口定义图1 连接主机端的RS485接口。信号定义如下： RS485接口 信号含义 3 B R*D- 接收数据 4 A R*D+ 接收数据 5 Y T*D+ 发送数据 7 Z T*D- 发送数据 2-连接从机端的RS485接口。信号定义如下： RS485接口 信号含义 3 Z T*D- 发送数据 4 Y T*D+ 发送数据 5 A R*D+ 接收数据 7 B R*D- 接收数据 RS 485 9针Sub-D型子连接器的插针分配插针编号信号含义1屏蔽屏蔽2M2424V输出电压的参考点3R*D/T*D-P*承受-/发送数据-P4TR-P中继器控制信号-P5D

28、GND*数据参考点6VP*终端电阻供电电压5V7P2424V输出电压8R*D/T*D-N*接收-/发送数据-N9TR-N中继器控制信号-N四 RS-485网络的建立RS-485网络通常采用特性阻抗为120双绞线作传输介质，传输速率300b/s115.2kb/s兼容，为异步半双工构造。网络节点数与所选RS-485芯片驱动能力和接收器的输入阻抗有关，如75LBC184标称最大值为64点，MA*1487E标称最大值为128点。实际使用时，因线缆长度、线径、网络分布、传输速率不同，实际接点数均达不到理论值。例如75LBC184运用在500m分布的RS-485网络上节点数超过50或速率大于9.6kb/s

29、时工作可靠性明显下降。根据笔者经历，节点数应按最大值的70%选取，传输速率在12009600b/s之间选取，通信距离1km以，从通信效率、节点数、通信距离等综合考虑选用4800b/s最正确。通信距离1km以上时应通过增加中继模块或降低速率的方法提高传输可靠性。理论上讲，RS-485节点与主干之间距离即T头越短越好。T头小于10m的节点采用T型连接对网络匹配并无太大影响，可放心使用，但对于节点间距非常小小于1m，如LED模块组合屏应采用星型连接，假设采用T型或串珠型连接就不能正常工作。RS-485是一种半双工构造通信总线，大多用于一对多点的通信系统，因此主机PC应置于一端，不要置于中间而形成主干

30、的T型分布，同时位于总线两端的差分端口VA与VB之间应跨接120匹配电阻，以减少由于不匹配而引起的反射。五 为扩展的RS-485原理图三 控制系统硬件设计单相FFU的风机采用单相交流电机(ACIM) ,对FFU的控制主要是实现对FFU 变频速度的控制。本设计采用基于DSP TMS320LF2402为核心的变频调速FFU控制器作为下位机。该电路包括主电路和控制电路这2局部。主电路局部为单相交流输入,经AC /DC整流输出直流后,再将直流电压变换成频率和幅值可调的变频变压交流为ACIM供电,实现对ACIM的变频调速;控制电路主要实现对主电路的控制、保护和完成通信等功能。主电路的单相不控整流电路选用

31、D10*B60 整流模块,滤波电容选用400 V /470 F的电解电容,两相三桥臂逆变电路选用三菱的PS21564模块,电机为普通单相电机,去掉运转电容,用软件实现副绕组的电流超前主绕组90。与传统的带电容运转调速控制相比拟,其具有调速围宽和利用率高的优点。一 单相ACIM的变压变频调速系统电路构造如下图。图2FFU控制系统构造图主电路的单相不控整流电路选用D10*B60 整流模块,滤波电容选用400 V /470 F的电解电容,两相三桥臂逆变电路选用三菱的PS21564模块,电机为普通单相电机,去掉运转电容,用软件实现副绕组的电流超前主绕组90。与传统的带电容运转调速控制相比拟,其具有调速

32、围宽和利用率高的优点。控制电路局部以TI公司生产的DSP TMS320LF2402为控制核心,其控制电源采用开关电源,可提供15V /5V /3. 3V的工作电源;采集输入输出的电压电流信号经信号调理后送入DSP的ADC转换模块;DSP的SPWM控制信号经光耦隔离后驱动逆变模块; RS2485通信电路采用SN75LBC184芯片,电路如图3所示。由于TMS320LF2402采用3. 3V工作,芯片电压为5V,因此,在芯片和DSP之间要进展电平转换,本设计采用TI公司提供的典型电平匹配电路和电平转换芯片SN74LVC4245进展电平转换匹配8 - 9 。控制局部中的其他电路还包括信号检测采集电路

33、、按键扫描电路、显示电路和保护电路等。二 变频调速的原理由电动机转速n = 60 f11-s/ p可知，改变加在定子绕组上的三相电源频率的频率f1，电动机转速跟着变化，这种利用改变电源频率来改变转速的方式称变频调速。变频电源的主电路多数采用交直交电路，如图1所示， 它由整流器、中间滤波环节及逆变器等三局部组成。整流器的作用是将恒压恒频的交流电变换为直流电，逆变器是将直流电调制为频率可变化的交流电，是变频器的主要局部，中间滤波环节是对经整流后的直流电进展滤波。现以120通电型变频器为例说明变频原理。逆变器可控硅晶闸管导通顺序是SCR1、2、3、4、5、6；触发间隔为60电角度；每只元件导通时间1

34、20电角度；同时导通数2只；逆变器输出为三相交流，互差120电角度；三相是对称的。由于频率f=1/T，故改变频率周期T即可改变频率大小，50Hz时，T=20ms，假设T=10ms，则f=100Hz，T=100ms，则f=10Hz，实际上是改变给定信号 频率发生器频率 触发时间 硅元件导通时间 周期 输出频率f变化。 三相感应电动机电源电压U1，定子电势E1与磁通m之间存在下述关系：U1=E1=4.44f1W1Kr1m。当U1一定时，下降m下降，使磁路过分饱和，使励磁电流增加，带负荷能力下降，功率因数与机械效率均下降；当U1一定时，f1上升m下降，使电机输出转距下降，过载能力降低。所以要求气隙磁

35、通m恒定，怎样维持m常数呢.由式知，必须U1/ f1=常数。这就是恒磁通变频原则的协调控制条件，即变频的同时要变压，又称变压变频控制。对交直交变频器，整流器完成变压作用，逆变器完成变频作用，其输出为二者作用结果，及变压又变频，变压由电压控制回路完成，变频由频率控制回路完成，二者控制由同一给定值信号给出，示意图如图2所示。三 RS-485的硬件设计RS-485芯片供电电压为4.55.5V，可与MCU共用5V电源。因RS-485总线为并接式二线制接口，一旦有一只芯片故障就可能将总线拉死，因此对其二线口VA、VB与总线之间应加以隔离。一种简单可行的方法是：VA、VB与总线之间各串接一只410的PTC

36、电阻，同时与地之间各跨接5V的TVS二极管以消除线路浪涌干扰。如没有PTC电阻和TVS二极管可用普通电阻和稳压管代替。为防止干扰信号误触发RO接收器输出负跳变RO的负跳变是通信接收的关键，建议将RO外接10k上拉电阻。对于收发控制端TC建议采用MCU引脚通过反相器进展控制，不宜采用MCU引脚直接进展控制以防止MCU上电时对总线的干扰。对外置设备为防止强电磁雷电冲击，建议选用TI的75LBC184等防雷击芯片。四 硬件电路的设计现以8031单片机自带的异步通信口，外接75176芯片转换成485总线为例。其中为了实现 总线与单片机系统的隔离，在8031的异步通信口与75176之间采用光耦隔离。电路

37、原理图如 图所示。 四软件设计一 下位机控制软件设计1控制算法单相ACIM是一种非线性时变的复杂系统,很难建立准确的数学模型,且存在一些不确定的扰动因素;同时采用传统的经典控制理论很难取得高性能和高精度的控制效果。系统采用智能模糊闭环速度控制来实现对单相交流FFU风机的准确控制,给定转速和实际反应转速的差值为智能模糊控制器的输入,模糊控制的输出控制二相三桥臂的SPWM信号的周期和占空比,从而有效实现单相交流FFU风机的调速控制。2控制软件开发基于TIDSP集成开发环境(CCS) ,采用C语言编程下位机FFU控制软件。软件构造如图4 所示。软件设计采用模块化设计,主要包括主程序模块、数据采集处理

38、模块、模糊转速控制模块、人机接口处理模块及故障处理和串行通信模块等。 主程序模块是系统程序的调度执行局部,包括系统初始化、存放器配置、子模块调用、看门狗复位等功能;模糊转速控制模块是主要功能模块,其根据速度反应和输入参考值调用模糊控制算法,输出SPWM控制信号,完成对FFU电机的变压变频调速;显示模块主要完成电机工作状态的显示和故障显示等;串行通信模块主要完成与监控上位机PC的RS2485通信。 下位机通信采用中断方式,主要包括数据接收、处理和发送等功能。下位机通信程序流程如图5所示。3上位机控软件设计 基于Windows *P平台,利用VC + 6. 0的通信控件MSm 进展上位机PC远程监

39、控系统的软件开发。上位PC机通过RS2485总线将控制信息发送到下位机控制器,下位机控制器接收控制命令进展相应的动作并回传相关数据信息。监控系统将采集到的数据等信息实时显示在监控界面。上位机的软件开发主要包括人机界面开发和Modbus RTU通信程序开发。监控系统采用轮询方式,定时对多控制器进展通信监控。上位机PC机通信控制程序流程主要包括程序初始化、发送接收程序、数据处理程序等局部,其流程如图6 所示。在程序实现过中,通过采用定时中断来实现对多个下位FFU控制器的轮询监控。四 单片机通讯程序设计 串行口选择工作方式1，其波特率由定时器Tl的溢出率与SMOD位同时控制定时器Tl则选操作模式2，

40、SMOD=0波特率不增倍，单片机的振荡频率lose选l10592 MHz，波特率设定为2400 bs 单片机通讯程序主流程图如图3(a)所示单片机采用中断方式接收PC机发来的地址帧与命令帧如PC机想要与*下位机通讯，则首先往总线上发送该下位机的地址，此时所有下位机均中断响应，比拟总线上的地址是否与本机地址相符，如不符则退出中断程序，相符则发回地址当地址为FFH时，所有的下位机均调用接收程序，接收PC机的播送数据，这种方式适合在自动控制过程中PC机对所有下位机进展一样的控制PC机接收到下位机发来的地址后，向总线发送命令帧，当命令帧为oo时，下位机发送数据给PC机；当命令帧为O1时，下位机接收PC

41、机发来的数据 J 单片机发送程序流程图如图33(b)所示单片机每次发送lO个字节的数据，每发送完一个字节，计算一次校验和当数据发送完毕，则发送累加和，然后等待接收PC机的应答信号如果PC机接收数据时计算的累加和与单片机发送的累加和一致，则表示数据无误，PC机发回59H(Y的ASC 1I码)；如累加和不一致，则表示数据出错，PC机发回4EH(N的ASC 1I码)当单片机收到PC机的应信号为59H时，完毕本次发送；当单片机收到PC机的应答信号为4EH时；重新发送数据单片机接收程序流程图如图3(C)所示由于通讯协议约定的数据块长度为1O字节，因此单片机每次接收lO字节的数据在每接收一个字节的数据后，

42、计算一次累加和，1O个字节的数据接收完后再接收从PC机发来的累加校验和把单片机计算的累加和与接收的累加和进展比拟，一样则发回59H(Y的ASC II码)的应答信号给PC机；累加和不同则发回4EH(N的ASC II码)的应答信号给PC机，然后重新接收PC机发来的数据四 系统可靠性设计及调试1 系统的可靠性设计系统中采用的工控设备变频器和 RS-485通信均具有抗干抗能力强，可靠性好的特点。但作为一个完整的系统，应用于工业现场，还是有必要考虑加强抗干扰措施，保证运行的稳定性。1变频器和RS-485接口应安装于专门的控制柜中，但一定要保证良好的通风环境和散热，RS-485四周留有50mm以上的净空间

43、。环境温度最好控制在45以下，相对湿度在590%，尽量不要安装在多尘、有油烟、有导电灰尘、有腐蚀性气体、振动、热源或潮湿的地方。 2控制柜和风机现场距离不要太远，尤其是信号传输电缆要尽可短，而且要尽量远离那些会产生电磁干扰的装置。3外围设备信号线、控制信号线和动力线应分开敷设，不能扎在一起，应采用屏蔽线且屏蔽层接地。 4变频器要可靠接地。接地电阻要小，接地线须尽可能短和粗，并且应连接于专用接地极或公用接地极上，不要使用变频器、PLC外壳或侧板上的螺钉作为接地端。而且二者在接地时，应尽量分开，不要用同一接地线。 5电动机在低速运行时，电机冷却效果下降，应保证电动机具有良好的通风条件。 6在电气设

44、计和软件设计中，充分考虑电气设备之间的互锁关系。7选用性能可靠的继电器、接触器对于系统的可靠运行也具有十重要的意义。要考虑防雷设计。如电源是架空进线，在进线处装设变频器专用避雷器，或按规要求在离变频器20m远处预埋钢管做专用接地保护。如果电源是电缆引入，则应做好控制室的防雷系统，以防雷电窜入破坏设备。2软件系统的调试软件系统的调试主要是单片机控制RS-485程序的调试，包括错误的校验，逻辑性分析，控制要求的合理性和正确性。3硬件系统的调试硬件系统的调试主要是各个装置的调试，包括RS-485，变频器，传感器，继电器等电气装置的安装，连线，初始化设置等，检查其是否存在断线，连线，错线以及设置错误。

45、4 软硬件结合调试软硬件结合调试是系统调试中的最后一个步骤，实际上就是在装备正式投入运行前的功能测试和平安性测试，这是最容易出现问题的一步，往往在单独进展硬件和软件调试时系统运行正常，但一旦结合起来，就会现各种各样的问题，需要考虑多方面的因素才可以解决。软硬件结合调试的主要容包括：单片机控制RS-485程序运行控制硬件是否到达预定要求，在非正常情况下是否有报警提示和相应的平安措施，系统的抗干扰措施是否到达效果。这一阶段的调试可分为以下几局部：1系统的启动/停顿调试。2系统的自动/手动转换调试。3FFU风机控制系统现场调试。4系统工作过程调试。5在线监控调试。6报警系统调试。7系统平安性能调试。

46、结论与展望利用RS-485来控制变频器实现离心风机变频调速自动控制是完全可行的。采用本控制系统可以根据风机现场的实际情况，按照当时温度要时地调节风机叶轮转速，既不影响工作效果又能到达节能要求，满足了当时的要求。本系统利用RS-485实现就地控制，并有自动/手动互相切换两种工作方式，既能在正常生产中实现自动控制保证工作效果，又能在突发事件(如断电自控元器件出现故障或需要检修调整自控系统且不影响生产等)出现时，切换到手动控制进展应急处理。而且系统的抗干扰能力强，能在恶劣的环境中可靠地工作，平均无故障时间长，故障修复时间短。系统控制程序可根据需要而改变，具有很好的柔性。本控制系统目前是针对工业车间对

47、温度的特定要求而设计的，以后可以考虑在其它的系统如除尘系统中应用。在硬件选取时也留有一定的扩展空间，目前只进展了温度测量来控制风机转速，以后还可以进展其它参数测量实现更多的自动控制。在工业实际应用中，系统可连入工业控制网络，从而实现远程上位机控制，在本系统的设计中，没有涉及此方面的具体探讨，可在以后的系统设计中，再进展认真的分析。致 毕业设计除了针对我们理论课程掌握的同时，也是对我们大学生进展综合性实践训练的过程，是对整个专业知识的综合，可以使我们的理论知识与实践严密的相结合，锻炼我们独立思考和解决实际问题的能力。在这次毕业设计的过程中使我学到许多以前在课本和课堂上无法学到的知识及技术能力，特

48、别是在查找资料的过程中体会到许多的乐趣，从而丰富了自己。在设计的过程中，自己能在指导教师的提点下独立的分析问题、找出问题并解决问题，同时能够更加用心的思考每个细节，把专业知识和实际操作更好的结合起来，使自己能够自每天的学习过程中都有新的收获。我的毕业论文设计能够顺利的完成，是教师悉心指导的结果。在开场的时候，教师给了我整个制作的大概框架和思路，引导我该如何去做。在我制作的过程中，每次遇到不懂或不会的地方，教师都会给我一一的讲解，使我每次都有一种茅塞顿开的感觉。教师以其严谨的治学态度，高度的敬业精神，兢兢业业的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要的影响。在此我向教师表示感。这次的毕业设计我可

49、以顺利如期的完成，使我有了很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的开展前景充满信心，我在本次设计中取得的点滴进步都是来自于你们各方面的帮助和指导，感大家！ 2021年10月15日附目录：一 风机电路图二 RS-485通信程序*ifndef _485_C_*define _485_C_*include *include *define unsigned char uchar*define unsigned int uint/* 通信命令 */*define _ACTIVE_ 0*01 / 主机询问从机是否存在*define _GETDATA_ 0*02 / 主机发送读设备请求*define

50、 _OK_ 0*03 / 从机应答*define _STATUS_ 0*04 / 从机发送设备状态信息*define _MA*SIZE 0*08 / 缓冲区长度*define _ERRLEN 12 / 任何通信帧长度超过12则表示出错uchar dbuf_MA*SIZE; / 该缓冲区用于保存设备状态信息uchar dev; / 该字节用于保存本机设备号sbit M_DE = P10; / 驱动器使能，1有效sbit M_RE = P11; / 接收器使能，0有效void get_status(); / 调用该函数获得设备状态信息，函数代码未给出void send_data(uchar typ

51、e, uchar len, uchar *buf); / 发送数据帧bit recv_cmd(uchar *type); / 接收主机命令，主机请求仅包含命令信息void send_byte(uchar da); / 该函数发送一帧数据中的一个字节，由send_data()函数调用void main()uchar type;uchar len;/* 系统初始化 */P1 = 0*ff; / 读取本机设备号dev = (P12);TMOD = 0*20; / 定时器T1使用工作方式2TH1 = 250; / 设置初值TL1 = 250;TR1 = 1; / 开场计时PCON = 0*80; /

52、SMOD = 1SCON = 0*50; / 工作方式1，波特率9600bps，允许接收ES = 0; / 关闭串口中断IT0 = 0; / 外部中断0使用电平触发模式E*0 = 1; / 开启外部中断0EA = 1; / 开启中断/* 主程序流程 */while(1) / 主循环 if(recv_cmd(&type) = 0) / 发生帧错误或帧地址与本机地址不符，丢弃当前帧后返回 continue; switch(type) case _ACTIVE_: / 主机询问从机是否存在 send_data(_OK_, 0, dbuf); / 发送应答信息，这里buf的容并未用到 break; c

53、ase _GETDATA_: len = strlen(dbuf); send_data(_STATUS_, len, dbuf); / 发送设备状态信息 break; default: break; / 命令类型错误，丢弃当前帧后返回 void READSTATUS() interrupt 0 using 1 / 产生外部中断0时表示设备状态发生改变，该函数使用存放器组1get_status(); / 获得设备状态信息，并将其存入dbuf指向的存储区，数据最后一字节置0表示数据完毕/* 该函数接收一帧数据并进展检测，无论该帧是否错误，函数均会返回* 函数参数type保存接收到的命令字* 当接收到数据帧错误或其地址位不为0时非主机发送帧，函数返回0，反之返回1*/bit recv_cmd(uchar *type)bit db = 0; / 当接收到的上一个字节为0*db时，该位置位bit c0 = 0; / 当接收到的上一个字节为0*c0时，该位置位uchar data_buf_ERRLEN; / 保存接收到的帧uchar tmp;uchar ecc = 0;uchar i;M_DE = 0; / 置发送制止，接收允许M_RE = 0;/* 接收一帧数据 */i =