变频器通讯网络查询引擎的设计

成凤敏

CHENG Feng-min

（唐山学院，唐山 063000）

0 引言

在工业自动化现场，可编程控制器与变频器的应用越来越广泛，因此不同变频器与PLC的通讯方式连接，成为了研究的热点问题。我国的变频器厂家，由于技术和市场原因，使用的通讯协议五花八门，相互兼容性也不完全匹配。在工控现场中，不同的技术领域会采用不同型号的变频器，不同型号变频器的通讯网络配置也有所不同。我国伺服控制系统的研究较国外晚，而且对变频器与PLC之间通讯协议的研究也不成熟，技术人员对其技术参数以及配置都不能完全掌握，使得重复性工作较多，系统开放性、互操作性差，其稳定性、可靠性也相应的降低。因此，提供一个能够正确快速地查询变频器与上位控制器之间的通讯网络配置的应用程序成为工控现场系统设计、监管和维护工作的迫切需要[1]。

1 系统总体设计

系统采用Visual C++建立查询平台，以SQL Server为后台，在大量总结和抽象工控现场最常用的变频器和上位控制器的配置方案基础上，针对不同型号变频器与不同品牌、型号的PLC/工控机之间的通信模式，建立变频器和上位控制器通讯格式及网络类型的数据库模型。Visual C++ 通过MFC ODBC方式访问SQL Server数据库，生成应用程序，能够迅速地为工控现场及技术人员提供变频器和PLC之间的通信方案。系统采用模块化设计，各功能模块如图1所示。

图1 系统功能模块

身份验证：提供系统的访问控制功能。

通讯信息管理：即通讯过程的协议和参数等信息的管理。包括添加、修改和删除通讯信息。通讯信息包括通讯协议、适配器和波特率等。

通讯方案信息管理：包括变频器系列、PLC系列、通讯协议方式、适配器、波特率设置和通讯地址设置等。提供的功能为添加、修改和删除变频器与PLC通讯配置的基本信息。

查询管理：包括按系列匹配查询和按通讯协议查询两种。通过查询接口，可更加方便地利用SQL Server数据库的强大功能为用户提供资源和帮助。

2 数据库设计

2.1 创建数据表

根据E-R图，要创建的数据表包括变频器系列信息表、PLC系列信息表、通讯协议信息表、适配器信息表、波特率信息表、PPO类型信息表和变频器/PLC通讯方案信息表等。通过创建表的脚本文件来实现各个信息表的创建。创建变频器系列表的SQL脚本如下[2]：

用SQL脚本创建其他信息表的方法与创建变频器系列表的方法相似，不在一一列出。创建完成后，要添加变频器系列、PLC系列、通讯协议、适配器、波特率和PPO类型的索引。

2.2 创建存储过程

在查询系统运行过程中，有些工作经常进行，比如向表中插入或更新变频器与PLC的通讯方案，为了提高系统运行效率，可通过创建存储过程来提高效率。

存储过程add_xinxi_tab用于插入通讯方案的信息，存储过程的Transact-SQL代码如下[3]。

创建存储过程可以提高数据库处理数据的速度。该存储过程将在应用程序中被调用，既可以向变频器通讯方案信息表中添加数据也可以修改数据。

3 工程框架设计

完成了系统功能模块的设计和数据库表的创建后，通过Visual C++ 的向导程序生成工程框架，创建新工程并设计主界面，布局如图2所示。其中包括菜单、设备型号信息、参数信息管理、通讯方案信息管理和查询管理五个部分。

图2 系统主界面

完成主界面布局后，对各个模块的控件进行设置，包括控件类型、ID设置以及添加相应的控件变量和CString类型变量。然后将主界面连接到数据库，对系统进行数据初始化，将初始设定的数据以及存储的数据内容显示到主界面上。

4 系统测试

4.1 菜单和设备型号信息

本模块实现系统各菜单的操作，如系列匹配查询、通讯协议查询和窗口操作等，并且可以显示变频器与PLC的各个系列名称，使设备型号清晰化。

4.2 参数信息管理

本模块是对变频器与PLC通讯过程中涉及的通讯协议、连接方式、波特率、PPO类型等参数信息的设置管理。方便修改数据库内容，避免后台数据库的操作，提高各个协议或参数的信息管理效率。

4.3 通讯方案信息管理

本模块实现对不同变频器系列与不同系列PLC之间的通讯方案的信息进行管理，包括对通讯方案整体信息的添加、修改和删除操作，对数据库数据进行处理，并且显示列表框中显示出来，操作过程与显示效果如图3所示。

图3 通讯方案信息管理

4.4 信息查询模块

查询模块完成变频器与PLC之间的通讯方案的信息查询过程。分为两种查询方式：按系列查询和按通讯协议查询。

在按系列查询中，既可以实现单独变频器系列或PLC系列的统计查询，也可以实现变频器系列与PLC系列的匹配唯一查询。显示界面如图4所示。一种方式是实现下拉列表框中的详细信息进行系列单独查询，也可以实现系列的匹配查询；另一种方式是通过模糊查询，快速简洁地搜索各系列的通讯方案信息。

按通讯协议查询的显示界面如图5所示。一种方式是实现下拉列表框中的详细信息进行按通讯协议的不同方式进行查询；另一种方式是通过模糊查询，快速简洁地搜索使用不同通讯协议的通讯方案信息。

图4 按系列查询

图5 按通讯协议查询

5 结论

经过系统测试，搜索过程清楚、迅速，4个功能模块全部运行正常。一方面实现了对变频器与PLC之间通讯过程中的通讯网络协议、变频器通讯参数、通讯方案信息等模块的管理，避免了对后台数据库反复操作的繁琐程度；另一方面，实现了主要的查询管理，按不同的查询方式都能顺利完成，对变频器通讯网络方案信息的查询和显示效果都全部完成。通过各模块的联系，应用程序实现了所有基本要求的管理和查询功能，能够为技术人员提供变频器的通讯方案，避免反复查询使用手册的复杂过程。

[1] 黄金凤,张进,李占贤,孙淑惠. PLC与变频器间的通信实现[J].工矿自动化,2007,10.

[2] 胡雪梅,韩全立,宣锋,田磊.通用变频器功能参数的设置[J].机床与液压,2010,38(4):34-37.

[3] 李涛,刘凯奎,王永皎.Visual C+++SQL Server数据库开发与实例[M].北京:清华大学出版社 2006.