永磁同步電機控制系統(tǒng)的串行通信實現(xiàn)

在開發(fā)一套以DSP為核心的永磁同步電機控制系統(tǒng)時，需要及時觀察驅(qū)動系統(tǒng)中的各個變量，同時還要對一些程序進行控制，修改特定參數(shù)。DSP在實際運行中不能用外接的端口進行控制，需要用DSP自帶的串行通信模塊來解決這一問題。通過一臺上位計算機和以DSP為核心的電機控制系統(tǒng)構(gòu)成整個監(jiān)控系統(tǒng)，Pc機通過串口來改變DSP程序中轉(zhuǎn)矩、磁鏈給定，以及調(diào)節(jié)PI參數(shù)等，電機控制系統(tǒng)完成對電機的控制，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)反饋到Pc機中進行分析、處理、顯示和存儲。本文以DSP控制永磁同步電機為例，介紹在整個控制系統(tǒng)中串行通信的實現(xiàn)。

　　1 永磁同步電機控制系統(tǒng)

　　永磁同步電機控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，采用直接轉(zhuǎn)矩控制方法，這是19世紀(jì)80年代提出的交流電機高性能控制策略。本控制系統(tǒng)是一個速度和轉(zhuǎn)矩的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)利用電壓、電流傳感器檢測直流母線電壓Vdc。及定子二相電流i 和i ，通過坐標(biāo)變換將定子三相坐標(biāo)系中的電壓、電流變量轉(zhuǎn)換為α-β靜止定子坐標(biāo)系中的二相分量。將由磁鏈及轉(zhuǎn)矩觀測器得到的定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩實際值作為反饋量，與磁鏈、轉(zhuǎn)矩給定值進行比較，所得到的誤差信號通過磁鏈、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器的滯環(huán)控制單元后，獲得0、1控制信號，再綜合考慮當(dāng)前定子磁鏈所在的區(qū)域，選擇適當(dāng)?shù)碾妷嚎諉柺噶靠刂贫ㄗ哟沛湹男D(zhuǎn)速度及方向，即可直接快速地實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。

　　如果試驗人員能夠及時地觀測并調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩、磁鏈、電壓、電流等控制參數(shù)，將會極大地提高電機控制系統(tǒng)的開發(fā)效率。

　　2 串行通信的實現(xiàn)

　　PC機與DSP串行通信的實現(xiàn)包括三個部分，即硬件設(shè)計、上位機程序設(shè)計、下位機程序設(shè)計。

　　2.1 串行通信硬件設(shè)計

　　從本試驗平臺實際需要考慮，采用RS-232實現(xiàn)PC機與DSP的數(shù)據(jù)傳輸。現(xiàn)在RS。232的通信端口是每臺計算機上的必要配置，通常含有COM1和 COM2兩個端口，所以能很方便地把上位機與下位機連接起來，實現(xiàn)計算機對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)測和控制。圖2是TMS320LF2407串行通信接1：1電路 [1]。該電路采用了符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片MAX232進行串行通信。MAX232芯片功耗低，集成度高，+5 V供電，具有2個接收和發(fā)送通道。由于TMS320LF2407采用+3.3 V供電，需要將5 V的1tI1L電平變換為3.3 V高電平，整個接口電路簡單，可靠性高。

　　2.2 上位機程序設(shè)計

　　Delphi是一種面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ撸瑩碛泄δ軓姶蟮募砷_發(fā)環(huán)境和速度極快的編譯器，兼具Visual C++的強大功能和VB易學(xué)易用的特點。通過安裝MSComm控件，可在Delphi環(huán)境下方便地實現(xiàn)串行通信[2]。MSComm提供了兩種處理通信問題的方法：一種是事件驅(qū)動法，一種是查詢法。本系統(tǒng)選用事件驅(qū)動法，該方法程序響應(yīng)及時，可靠性高。只要了解使用MSComm的屬性及事件的用法就可以實現(xiàn)對串口的操作。

　　其主要屬性有 ：

　　(1)eommport屬性，用于設(shè)置并返回連接的串行端口號;

　　(2)settings屬性，以字符形式設(shè)置并返回串口的波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位參數(shù);

　　(3)po～open屬性，用于設(shè)置或返回通信連接端口的狀態(tài);

　　(4)input屬性，用于從輸入緩沖區(qū)返回并刪除字符;

　　(5)output屬性，用于將要發(fā)送的數(shù)據(jù)輸入傳輸緩沖區(qū);

　　(6)inputlen屬性，用于指定由串行端I：I讀入的字符串長度或字節(jié)數(shù);

　　(7)handshaking屬性，用于指定通信雙方的握手協(xié)議;

　　(8)rthreshold屬性，用于設(shè)置或返回引發(fā)接收事件的字節(jié)數(shù);

　　(9)sthreshold屬性，用于設(shè)置并返回傳輸緩沖區(qū)中允許的最小字符數(shù);

　　(10)commevent屬性，在通信錯誤或事件發(fā)生時都會產(chǎn)生oncomm事件;

　　(11)inbufercount屬性，用于接收緩沖區(qū)中的字符數(shù);

　　(12)inputmode屬性，用于設(shè)置或返回input屬性取回數(shù)據(jù)的類型。

　　程序設(shè)計中首先要對MSComm進行初始化，可以雙擊MSComm控件設(shè)置，也可以在程序中修改。

　　本系統(tǒng)根據(jù)需要自行設(shè)計了通信協(xié)議。

　　(1)幀分為兩類，即控制幀和數(shù)據(jù)幀?？刂茙瑸樯衔粰C發(fā)出的控制命令，數(shù)據(jù)幀為上、下位機的實時數(shù)據(jù)。

　　(2)上位機對下位機通信中的控制幀，格式都是一個字節(jié)，定義如下：AA為下位機發(fā)送數(shù)據(jù);AB為下位機接收數(shù)據(jù);AC為下位機停止發(fā)送

　　(3)數(shù)據(jù)幀為兩個字節(jié)，數(shù)據(jù)范圍是0～65535，滿足了數(shù)據(jù)要求。

　　例如，把電機磁鏈設(shè)置為200，該通信命令由4個字節(jié)組成，數(shù)據(jù)格式為AB0400C8。其中：AB為控制幀，04代表磁鏈，00C8為數(shù)據(jù)幀。每個字節(jié)包含1個起始位、1個停止位、8個數(shù)據(jù)位，這些都是隱藏在底層程序中的，在實際應(yīng)用中用戶只需在通信界面上設(shè)置磁鏈值200，然后單擊“n發(fā)送”按鈕即可實現(xiàn)該命令。圖3為PC機發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖。