基于Modbus協(xié)議的變槳系統(tǒng)采通信方法的設(shè)計及實現(xiàn)

        針對大型風(fēng)電機組電動變槳系統(tǒng)與主控制器的實時通信問題解決問題，利用Modbus協(xié)議設(shè)計了基于RS--485通信系統(tǒng)深刻內涵。重點分析了通信數(shù)據(jù)與Modbus協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)功能碼的映射，給出了主機通信程序和從機通信程序最為突出。實驗結(jié)果表明逐步改善，基于Modbus協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò)可靠地實現(xiàn)了主控制器(主機)和三個槳葉伺服控制系統(tǒng)(從機)間的相互通信，可滿足風(fēng)機槳葉控制系統(tǒng)的通信功能需求。

        1落實落細、引言

        風(fēng)電機組控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)是風(fēng)電機組整機設(shè)計開發(fā)的最大難點之一，關(guān)鍵的核心控制技術(shù)主要包含主控制器和變槳距控制器兩大核心部件之一組成部分。當(dāng)前的變槳距系統(tǒng)主要有液壓驅(qū)動和伺服電機驅(qū)動兩種方式深入闡釋，伺服電機驅(qū)動以其特有優(yōu)點成為當(dāng)前國外的主要變槳距驅(qū)動方式。變槳控制器的用途是風(fēng)機在高風(fēng)速情況下發展目標奮鬥，通過調(diào)節(jié)風(fēng)力機節(jié)距角口自動化裝置，維持機組發(fā)電功率輸出恒定。本變槳裝置選擇采用由高精度三閉環(huán)伺服構(gòu)成的硬件系統(tǒng)規劃，系統(tǒng)精度高關規定，易維護。同時選擇合適的通信協(xié)議來使主控制器與三個槳葉驅(qū)動器協(xié)同工作應用前景。Modbus協(xié)議簡單指導，方便易用，性價比高兩個角度入手，傳輸有高速關註點、高效等優(yōu)點，且其對硬件要求簡單經(jīng)濟進入當下，用它來實現(xiàn)主控器與變槳驅(qū)動器之間通信建強保護，可有效地降低裝置的生產(chǎn)成本。

        2首次、變槳控制器通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能

        風(fēng)機就地監(jiān)控系統(tǒng)(上位機)通過現(xiàn)場總線與輪轂中電動變槳控制器進行通訊流動性，可以同時對三個槳葉的變槳驅(qū)動器進行控制。根據(jù)風(fēng)速生產效率，發(fā)電機功率和轉(zhuǎn)速等相關(guān)量反應能力，將命令值發(fā)送給變槳驅(qū)動器，同時變槳驅(qū)動器(下位機)也可以將運行產(chǎn)生的狀態(tài)反饋到上位主控器競爭激烈。上位機監(jiān)控軟件方便直觀投入力度，能夠清晰地讀取風(fēng)機各槳葉的運行情況。

        電動變槳下位機必須能夠快速響應(yīng)主控制器的命令3個漿葉的電動變槳伺服系統(tǒng)分別具備高性能的同步機制安全可靠等要求學習，互相獨立.下值機系統(tǒng)能夠完全滿足通信的快速性和町靠性的要求切實把製度。3個電動變槳伺服控制器構(gòu)成的下忙機具有的功能是位置伺服功能優化上下，采用轉(zhuǎn)于磁場定向運算，完成位置最新、速度和電流=閉環(huán)控制穩定性，在停機或在正式運行前對電機的有關(guān)參數(shù)進行辨識并以此為基礎(chǔ)對控制參數(shù)進行整定，減小陣風(fēng)引起的轉(zhuǎn)矩波動峰值.能減小風(fēng)輪的機械應(yīng)力和輸出功率的渡動敢於挑戰，避免共振.正式運行前對輸入、輸出和采集通道進行控制應用擴展，具有功能完善的調(diào)試軟件過程中，可能進行參數(shù)設(shè)置，避免共振建立和完善，具有緊急安全鏈特征更加明顯，有實時通信功能。圖1所示為整個電動變槳控制器通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)框圖啟用。

        3、Modbus協(xié)議在變漿系統(tǒng)通信中的應(yīng)用

        3.1 MMhus通信原理

        Modbus是一種簡單的仿‘客戶機服務(wù)器”型應(yīng)，H協(xié)議.其實質(zhì)就足主小模式活動上，不過主機是客戶機.從機是服務(wù)器達到。其通倩遵循以r的垃程：①客廣端準(zhǔn)備請求并向服務(wù)器發(fā)送請求;②服務(wù)器分析并處理客戶端的請求.然后向客戶端發(fā)送結(jié)果;③如果出現(xiàn)任何差錯.服務(wù)器將返回一個異常功能碼.在無差錯和異常響應(yīng)下的通信過程分別如圖2和圖3所示。

        3.2通信數(shù)據(jù)與Modbus協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)功能碼的映射

        車系統(tǒng)采用MMbus協(xié)議的I/TU模式進行傳輸大型，采用vc++編寫的^機界面和監(jiān)控模塊在系統(tǒng)中為主機.而變漿伺服控制器模塊作為從機.主機需要處理的通信數(shù)據(jù)為主機下發(fā)送給下位機的數(shù)據(jù)和從機上傳給上位機的數(shù)據(jù).發(fā)送的數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)的設(shè)置(修改槳葉葉變化角度和漿葉運行速度)的可能性、對變槳控制器攆作的命令(上電、啟動不可缺少、停機系列、緊急停機、斷電)服務為一體、修改變槳柜器件動作的命令(剎車方案、主電源、后備電源安全鏈閉合散熱相互配合、加熱統籌發展、使能)，上傳給手機的數(shù)據(jù)有機組參數(shù)(直流母線電壓電機溫度重要的角色、剎車狀態(tài)空間載體、電流傳感器)、槳葉數(shù)據(jù)(槳葉當(dāng)前角度優化服務策略、槳葉運行當(dāng)前速度技術先進，冗余編碼器角度).安全鏈狀態(tài)(90度限位開關(guān)、0度限位開關(guān)技術節能、安全鏈正常閉合)提高、風(fēng)機操作模式(停機模式滿機模式發展基礎、自動模式、手動模式)有很大提升空間、停機狀態(tài)(正常停機要求、緊急停機)、變槳柜狀態(tài)(溫度認為、電源運行好、加熱)、故障信息(放障ID號紮實、故障名稱)同期、通信正常信號和槳葉同步性情況。

        Modbus處理的所有數(shù)據(jù)(位可能性更大、寄存器)都是放置在設(shè)備應(yīng)用儲存器;實現(xiàn)設(shè)備中的數(shù)據(jù)組織的方法有多種鍛造，本系統(tǒng)采用的組織方式將數(shù)據(jù)塊獨立。由于不同塊中的數(shù)據(jù)不相關(guān)使命責任，因此可采用不廁的Modbus功能命令來訪問獨立數(shù)據(jù)塊共謀發展。變槳控制器通信數(shù)據(jù)的相妯用與Modbus協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)功能碼映射的描述如表I所示。

        表1：通信數(shù)據(jù)應(yīng)用與modbus協(xié)議定義的標(biāo)準(zhǔn)功能碼映射表

        下面以查詢槳葉故障信息來說明整個風(fēng)機通信的查詢持續創新，響應(yīng)過程創造。在本設(shè)計的變槳系統(tǒng)中，有1個主機性能，3個槳葉，故對應(yīng)有3個從機，地址分別為01h強化意識，02h聽得進，03h。現(xiàn)在以從機1合理需求，地址為01h為例全技術方案。主機查詢命令請求查詢幀的格式如表2所示。

        表2發(fā)送命令幀格式

        這條命令的功能為：讀取槳葉l的故障信息先進水平，即從從機01h中讀取寄存器30009的值重要的。槳葉1相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀格式如表3所示。

        表3響應(yīng)幀格式

        這條相應(yīng)幀所表示的意義為：寄存器30009里面的數(shù)據(jù)值為“0x0011”提供了遵循，即表示槳葉1出現(xiàn)了17號故障(信息傳輸超時故障)則主機將響應(yīng)故障，所有槳葉順槳到安全停止位置(880)。其中CRC校驗碼為“1F6Ch”利用好。

        3.3通信過程及分析

        在整個通信過程中參與水平，人機界面和監(jiān)控模塊為主機，依次接收到3個槳葉(從機)的反饋信息有望，并不斷發(fā)送查詢3個槳葉的狀態(tài)信息的命令智能設備。槳葉的伺服控制器作為從機解決問題，隨時準(zhǔn)備響應(yīng)來自主機發(fā)送的命令，執(zhí)行變槳等相關(guān)指令不要畏懼。為使通信的實時性良好導向作用，系統(tǒng)采用中斷方式接收和發(fā)送幀。通信程序的構(gòu)成主要分為：初始化作用、中斷接收模塊重要意義、幀

        處理模塊、CRC校驗?zāi)K應用的選擇、寄存器刷新模塊及通信控制模塊等模塊情況。其中通信波特率為19200bit/s。3個槳葉的伺服驅(qū)動器將同時接收到從上位機的命令大大縮短，在主機發(fā)送槳葉信息的間隔里，3個槳葉依次將自己的運行狀態(tài)回應(yīng)到主機上開放要求。其中主機發(fā)送槳葉信息的間隔為40ms高質量。3個槳葉分別響應(yīng)狀態(tài)

        的時間間隔為120ms。通信時序如圖4所示緊密相關。

        3.3.1主機通信程序設(shè)計

        主機通訊程序采用基于多任務(wù)大幅增加、可視化的Windows操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，開發(fā)工具為VisualC++6.0重要組成部分，采用MSCOMM控件ActiveX實現(xiàn)通信端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)服務延伸。主機的通信過程如下：打開串口，開始準(zhǔn)備需要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳承，運行CRC生成子程序貢獻力量，獲得需要發(fā)送數(shù)據(jù)的CRC校驗碼;運行組織報文幀命令構(gòu)成完整的幀，以Modbus的RTU的方式

        發(fā)送形成的報文;發(fā)送完成具有重要意義，進入接收幀的階段前景，檢測幀頭(T1一T2一T3一T4)，經(jīng)過判斷流動性，符合四個字符的等待時間則進入等待接收中斷的過程效高化。若中斷響應(yīng)，進人中斷服務(wù)子程序反應能力，接收發(fā)送上來的報文數(shù)據(jù)部署安排，對其進行CRC校驗;若接收的命令符合要求，主機開始進入幀解析階段投入力度，依據(jù)變槳通信協(xié)議完成通信數(shù)據(jù)分析效果，完成相關(guān)的顯示和發(fā)送命令功能。處理完畢進入主程序關鍵技術，否則逐漸完善，報告通信錯誤，然后重新發(fā)送報文，發(fā)送完畢后進人主程序了解情況，進入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段;若中斷響應(yīng)超時參與能力，程序進行超時處理，處理完成返回主程序長期間，重新進人數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段新的力量。主機通信流程圖如圖5所示。

        3.3.2從機通信程序設(shè)計

        從機程序的開發(fā)環(huán)境為CCS3.3是目前主流。從機的通信程序主要完成數(shù)據(jù)幀接收分享、CRC校驗，同時響應(yīng)主機的響應(yīng)便利性，執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)開展研究。剛開始，從機程序進入接收中斷程序信息化，中斷模塊開始接收主機發(fā)來的命令數(shù)據(jù)幀力量，并只有在一個完整的幀讀完后，從機才開始對主機發(fā)送的命令進行處理。在從機報文處理模塊中方式之一，首先，處理模塊開始匹配幀頭并調(diào)用CRC校驗?zāi)K對請求幀進行運算深刻認識，并將運算結(jié)果

        與接收到的CRC值進行比較首要任務，若CRC校驗出錯.則退出處理幀模塊，井放棄當(dāng)前幘明確相關要求。這表明服務為一體，從機接收到的此榮幀無效+從機繼續(xù)等待主機的查詢。只有豐機發(fā)送過來查詢報文通過CRC校騎特點，從機才依據(jù)變槳擲泌進行下一步處理環境，并準(zhǔn)備形成響應(yīng)幀。響應(yīng)幀的內(nèi)容包古主機需要的信息保障。與此同時.從機再次調(diào)用CRC校驗子程序.對響應(yīng)數(shù)據(jù)進行校驗.并將結(jié)果附在響應(yīng)內(nèi)容后面構(gòu)成完整幀以便于主目b進行數(shù)據(jù)檢查重要的角色。同時，從機(變槳伺服控制器)將執(zhí)行相應(yīng)的變槳命令體製。在響應(yīng)幀彤成之后要落實好，從機禁止接收中斷，并使能發(fā)送中斷.當(dāng)從機數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后向好態勢，從機則使能接收中斷相對簡便，為下攻再次接收主機主機的查詢命令做準(zhǔn)備.從機通信程序如圖6所示.

        3.3.3實驗分析

        在變槳系統(tǒng)的地面實驗平臺上，打開風(fēng)機就地監(jiān)控軟什(t機)更默契了，將!個變槳裝置蓋接好.運行變槳程序特性。此時槳葉運行于自動模式狀態(tài).其中設(shè)置變槳的角度值為70度服務機製，系統(tǒng)運行時，槳葉速度為7.5度/s共創輝煌，下位機反饋信息都正常培訓，安全鏈閉合，剎車打開使用。槳葉同步性良好。

        4、結(jié)束語

        由于Modbus協(xié)議具有標(biāo)準(zhǔn)性建言直達、簡單高效大幅拓展、開放性好的特點，使其成為14前應(yīng)削廣泛的現(xiàn)場總線坼議之一大部分。通過對系境運行的實驗進行分析重要工具，結(jié)糶表明：風(fēng)力發(fā)電變槳系統(tǒng)裝置采用Modb.s協(xié)議進行通信.可靠地實現(xiàn)丁風(fēng)機就地監(jiān)控系統(tǒng)(主機)和3個槳葉控制系統(tǒng)(從機)的相互通信，人機交互友好更加堅強，通信誤碼率低廣度和深度，抗干擾能力強，完全滿足解決風(fēng)機槳葉控制系統(tǒng)的通信功能需求基礎，可獲得良好推廣。