", 寄存器位置遵循 550 工业标准。
", 接收器 FIFO 触发点为1、4、8 和14 个字节。
", 内置分数波特率发生器,包括波特率的宽范围而无需特定值的外部晶体。 ", 发送 FIFO 控制使能实现2 个UART 的软件(XON/XOFF)流控制。
", LPC2144/46/48 UART1 带有标准的调制解调器接口信号。该模块也完全支持硬件 流控制(自动-CTS/RTS)。
其中LPC2148中UART管脚名称及功能如表3-2-1所示:
表3-2-1 LPC2148中UART管脚描述
管脚名称 P0.0 P0.1 P0.8 P0.9 UART管脚 TxD0 RxD0 TxD1 RxD0 功能描述 串行输出 串行输入 串行输出 串行输入 说明 串行发送数据 串行接收数据 串行发送数据 串行接收数据 3.3 变频器的简介
变频器的英文译名是VFD(Variable-frequency Drive),这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。(但VFD也可解释为Vacuum fluorescent display,真空荧光管,故这种译法并不常用)。变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源的频率和幅度的方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂商影响而曾被称作VVVF(Variable Voltage Variable Frequency Inverter)。 3.3.1 变频器内部原理简介
变频器[2]是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。它主要由两部分电路构成,一是主电路(整流模块、电解电容和逆变模块),二是控制电路(开关电源板、控制电路板)。CPU就安装在控制电路板上,变频器的操作软件烧录在CPU上,同一型号的变频器软件是固定的,唯一例外的就是三晶变频器,软件可根据使用需求更改。
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。[3]它由三部分构
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成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
① 整流器:最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
② 平波回路:在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
③ 逆变器:同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。
控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
① 运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。
② 电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。
③ 驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 ④ 速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
⑤ 保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
3.3.2 变频器通讯控制概述
当前,在机器和设备的控制系统中,对变频器采用串行通讯的进行控制的应用越来越广泛,与传统的控制方式相比较,[3]通讯控制有以下几个方面主要优点:
1、变频器控制线路连接的最简单化
由于大多数工业总线的物理层均为RS-485连接,由控制器(工业控制计算机或PLC)
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至变频器的控制线路 可采用最简单的屏蔽双绞线即可实现,与传统的端子控制相比较,不仅可以节省线缆的费用,同时也 最大地避免了人工配线过程中出现的失误。
2、变频器与控制器的直接数字交换
由于控制器和变频器均为数字控制器件,采用通讯控制可以实现两者之间的直接数字交换,与传统的控制方式相比较,不仅可以节省控制系统A/D、D/A模块的费用,同时,其控制精度也得到了极大的提高。
例如,对变频器采用传统的模拟量控制时,其频率给定精度在50Hz时为0.05Hz,100Hz时为0.1Hz;如采用通讯控制时,则其精度在最大运行频率(如400Hz)范围内可达到1转(相当于约0.01Hz)。
3、多台变频器的远程集中监控
随着机器和设备的自动化水平提高,对变频器的远程集中监控已经成为控制系统的必然趋势,采用传统的控制方式基本上无法满足其要求,而采用通讯控制则轻而易举。
采用通讯控制方案,可以通过控制器对远程多台变频器实现: ? 对变频器配置参数的调整 ? 对变频器调节参数的整定 ? 对变频器的监视及启/停控制
? 对变频器的故障管理及其故障后重新起动 4、变频器远程/本地切换控制
这是变频器通讯控制的一个可选功能,允许在调试阶段或控制器/通讯线路出现故障时,对变频器进行本地控制(通过操作面板或端子控制)。
3.4 RS-485接口电路
电子工业协会(EIA)于1983 年制订并发布RS-485标准,并经通讯工业协会(TIA)修订后命名为TIA/EIA-485-A,习惯地称之为RS-485标准。RS-485标准是为弥补RS232通信距离短、速率低等缺点而产生的。RS-485标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性,而没有规定接插件、传输电缆和应用层通信协议。[4]RS-485标准数据信号采用差分传输方式(Differential Driver Mode),也称作平衡传输,RS-485标准的最大传输距离约为1219 米。通常,RS-485网络采用平衡双绞线作为传输媒体,平衡双绞线的长度与传输速率成反比。在这里尤为注意并不是所有的RS-485收发器都能够支持高达10Mbps的通讯速率。如果采用光电隔离方式,则通讯速率一般还会受到光电隔离器件响应速度的
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限制。
3.4.1 RS-485简介
随着现代化社会生活的迅速发展,工业自动化的程度越来越高。在工业控制、电力通讯、智能仪表等领域中,也常常使用简便易用的串行通讯方式作为数据交换的手段。但是,在工业控制等环境中,常会有电气噪声干扰传输线路,使用RS232通讯时经常因外界的电气干扰而导致信号传输错误;另外,RS232通讯的最大传输距离在不增加缓冲器的情况下只可以达到15 米。为了解决上述问题,RS-485标准通常被用作为一种相对经济、具有相当高噪声抑制、相对高的传输速率、传输距离远、宽共模范围的通信平台。 RS-485标准采用平衡式发送,差分式接收的数据收发器来驱动总线。因为RS-485的远距离、多节点(256个)以及传输线成本低的特性,是EIA RS-485称为工业应用中数据传输的首选标准。
RS-485接口是在RS232接口的基础上推出的性能更优的一种串口。由于RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性,长的传输距离和多站功能等优点,它成为应用越来越广泛的串行接口。 此外,RS-485接口组成的半双工网络一般只需二根屏蔽双绞电线,这为长距离的通讯线路节省了很多配线,降低了系统的成本。
典型的串行通讯标准是RS232和RS-485,它们定义了电压,阻抗等,但不对软件协议给予定义,[5]区别于RS232, RS-485的特性包括:
① 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—6)V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。 ② RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。
③ RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。
④ 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。
RS-485编程串口协议只是定义了传输的电压,阻抗等,编程方式和普通的串口编程一样,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
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使其成为首选的串行接口。因为RS-485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线,所以RS-485接口均采用屏蔽双绞线传输。 RS-485接口连接器采用DB-9的9芯插头座,与智能终端RS-485接口采用DB-9(孔),与键盘连接的键盘接口RS-485采用DB-9(针) 3.4.2 RS-485与LPC2148的连接
RS485有两线制和四线制两种接线,[6]四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。[7]在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,这有两个原因:(1)共模干扰问题: RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围,RS-485收发器共模电压范围为-7~+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。(2)EMI问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
一般终端的匹配采用终端电阻方法,[8] [9] RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻,因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100~120Ω。这种匹配方法简单有效,但有一个缺点,匹配电阻要消耗较大功率,对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点,需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法,这种方案虽未实现真正的“匹配”,但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号,达到改善信号质量的目的,节能效果显著。 RS-485通讯接口定义的标准
① 英式标识为 TDA(-) 、TDB(+) 、RDA(-) 、RDB(+) 、GND ② 美式标识为 Y 、Z 、 A 、 B 、 GND
③ 中式标识为 TXD(+)/A 、TXD(-)/B 、RXD(-) 、RXD(+)、GND
RS-485两线一般定义为: \或\ 即常说的:”485+,485-”
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