摘要：串行通信技术被广泛地应用在现代工业的各个领域，变频器对于现代工程人员来说应该说并不陌生了，变频器的远程控制应用，上位机通过串行接口设置在485链路，对变频器的参数数据交互进行集中监控，无须重新布线，即可更改控制功能。实现智能化控制，具有系统复杂程序高、控制的多功能性、实时性强、提高设备质量控制、提高工作效率等优点。
关键词：串口通信 USS协议；MSComm控件；BiCo
一．串行通信
在串行通信领域内，有两种数据传输方式：并行通信和串行通信。
串行通信方式中，主要特点包括以下两点；1.节省传输线。2.数据传送速率低。
常用的两种基本串行通信方式包括同步通信和异步通信。同步通信是通过程序识别同步字符来实现数据的发送与接收，异步通信是通过程序识别起始字符再同步来实现数据的发送与接收。
串行通信标准是RS232 和RS485
RS232这一标准适用于个人计算机与外围设备的接口。为了进行通信，通信伙伴之间要连接若干条互连线，并且约定如何交换数据。最简单的情况是由3 条连线组成，即发送线（Tx），接收线（Rx）和地线（GND）。RS232 的设计仅适用于相距不远的两台机器之间的通信，而且，这一台机器的Tx线应连接到另一台机器的Rx 线，反之，这一台机器的Rx 线应连接到另一台机器的Tx 线。典型的电压等级是+/-12V。
RS485这一标准的应用范围要大的多。它是为多台机器之间进行通信而设计的，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）。RS485 采用差动电压，在0 与5V 之间切换。采用RS485通信方式访问终端设备，具有长距离传输和控制节点多的优点，在一条485总线上总节点数可以达到110个，访问地址范围为0-255。RS485通信已经被广泛应用在各个工业领域中。
二．变频器技术
变频分为交-交和交-直-交两种形式。交-交变频器可将工频交流直接变换成频率、电压均可控制的交流电，又称为直接变频器。而交-直-交变频器则是先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再反直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接变频器。基本构成由主电路（包括整流器、中间直流环节、逆变器）和控制电路组成。在交流异步电动机的诸多调整方法中，变频调速的性能最好、调速范围大，表态稳定性好，运行效率高。采用通用变频器对笼型异步电动机进行调速控制，由于使用方便，可靠性高，并随着变频的智能化广泛应用，通信技术实现了更简单直接的监控和控制，并且经济效益显著，得到了大量的推广。
三．变频器的智能化应用
3.1．通过RS485总线由上位机上实现一对多进行控制和监视，主要工业计算机、变频器、执行机构三大部分组成。
3.1.1 工业计算机监控软件采用VB编程软件作为开发工具，使用VB提供的MSComm控件实现串行通信的数据发送与接收，Microsoft Communications Control(简称MSComm)是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通信功能。MSComm控件为应用程序提供了一种通过串行接口收发数据的简便方法。MSComm的主要属性设置：
①CommPort属性：设置并返回端口代号。如：MSComm .CommPort=5，即设置串口号为COM5。
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②Settings属性：设置或返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位参数。如：MSComm .Settings=”9600，N，8，2” 波特率9600，无奇偶校验，8个数据位，2个停止位。
③PortOpen属性：设置并返回通信端口的状态（开或关）。如：MSComm .PortOpen=True 或 False (True表示端口开，False端口关)
④Output属性：往输出缓冲区写数据流（该属性在设计时无效，在运行时为只读）。
⑤Input属性：返回并删除接收缓冲区中的数据流（该属性在设计时无效，在运行时为只读）。
注： 以上CommPort和Settings属性与串口通信设置两者必须相一致，否则出现无效端口或通信异常。
采用RS485的串行通信标准，按MM430变频器的USS协议通信报文格式进行发送数据，设计源程序时要对发送数据进行BCC校验，以BCC“异或”的结果作为报文帖的结尾发送，对应地址的变频器收到信息才应答。
采用通用的串行接口协议USS：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。总线上可以连接一个主站和最多31 个从站。主站根据通讯报文中的地址字符来选择要传输数据的从站。在主站没有要求它进行通讯时，从站本身不能首先发送数据，各个从站之间也不能直接进行信息的传输。
通讯报文结构：每条报文都是以字符STX（=02hex）开始，接着是长度的说明（LGE）和地址字节（ADR）。然后是采用的数据字符。报文以数据块的检验符（BCC）结束。BCC 区是长度为一个字节的校验和，用于检查该信息是否有效。它是该信息中BCC 前面所有字节“异或”运算的结果。如果根据校验和的运算结果，表明变频器接收到的信息是无效的，它将丢弃这一信息，并且不向主站发出应答信号。
3.2、采用SIEMENS MICROMASTER 430变频是通用型变频器，是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列，具有很高的运行可靠性和功能的多样性。它在串行485总线的参数设置比较简单，工业计算机通过USS协议对变频器访问最得数据。并且对于本身功能强大的二进制互联连接（BiCo）功能应用，BiCo 功能是一种更为灵活的把输入和输出功能结合在一起的设置方法。使用的BiCo 系统可以对更为复杂的功能进行编程。它可以在输入（数字的，模拟的，串行通讯的等等）和输出（变频器的电流，频率，模拟输出，继电器接点输出等等）之间建立布尔代数式和数学关系式。BiCo 是一种“可逆的”连接。这就是说，输出功能反过来又连接到输入。可以实现不同要求下变频器的逻辑控制功能，如电机长期运行时，由于的各种原因引起的电机温度升高、电流过大、转矩变大时，通过BiCo对FFB功能块对其进行定时设置，实行逻辑的控制要求，实现自动停机，并有报警输出，促使变频保护设置对电机的保护起了很大的作用，根据车间生产要求，如实行车间风压保护和节能要求，不需要风机长期运行，根据不同的时间点，运用BiCo的逻辑控制，变频器可以根据时间点进行脉冲图形的启停输出的控制，有效的控制电机运行起到节能作用。
四. 结语
目前串行通信应用技术中，RS485通信技术应用相当广泛，技术层面成熟和稳定，许多检测仪表、PLC、变频器等均采用RS485协议通过串口与上位机进行通信，多设备进行集中控制，大大提高了设备的分布式管理的不足，加强智能化控制，提高效率，并促进通信工程更为深入的发展，此外，串行通信在实验教学、科学研究中也发挥着重要作用。
参考文献
[1]吴启红主编：《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术》，机械工业出版社2010年
[2]张辉、李荣利、王和平著：《VB串口通信及编程实例》，化学工业出版社2011年
3]国家863中部软件孵化器编著：《从入门到精通Visual Basic》，人民邮电出版社2010年
论文作者:吴海仁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/30
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