数年前化纤工业蓬勃发展时期国内有很多来自法国立达公司的加弹机生产线投运，如图1所示。加弹机是化纤生产中的重要设备，其包括上油、黑辊、横动、罗拉、假捻和菱边成型的高稳定性和高精度要求的驱动。经过十余年生产运行，电气驱动部件老化，故障增多，设备维护工作量大，而该部分的主要部件—原装的老型号KEB变频器因厂家产品升级换代，已经停止生产，因此决定采用性能优异的丹佛斯变频器进行设备改造。然而原来的系统上位机与变频器之间采用的是DIN 66019协议，而Danfoss变频器采用的是 FC协议，故需要开发一通讯协议转换网关以完成主控上位机与Danfoss变频器之间的通讯协议转换工作。原KEB变频器组成的RS485通讯网络结构如图2所示。
图1 加弹机外观
图2 立达加弹机KEB变频器RS485通讯网络结构
2．项目改造设计
为了节省投资，变频器替换采取逐步进行方式，即损坏一台KEB变频器，替换一台。也就是说系统中将同时存在两种变频器和两种协议。现在要开发的通讯协议转换网关就是要使其对上位机而言，丹佛斯依然被视作DIN 66019协议的数据设备；而对于Danfoss变频器而言，还是在Danfoss FC协议控制下工作。此外，根据功能需求分析，该协议转换网关需要具有伸缩性，即增加Danfoss变频器时，需要将新增加的Danfoss变频器包装成DIN 66019协议下的设备，而不管丹佛斯变频器的数量多少，在上位机看来，它们应该是DIN 66019协议下的与原KEB变频器没有任何冲突的设备。两种协议并存的结构框图如图2所示。
图3 两种协议并存的通讯网络结构
3．协议转换网关功能框图
为了实现高效的通讯应答控制，同时为了使程序结构简明、清晰，协议转换程序采用多线程结构。在存储器中开辟出一块公共数据区，用于两个相对独立的通讯线程的数据存取与共享。线程1为上位机与网关之间的通讯线程，采用DIN66019协议，当上位机发指令时，线程1将上位机的指令存入公共数据区，然后应答上位机；当上位机读取数据时，线程1立即将公共数据区内的相关数据发送回上位机。另一个线程为网关与Danfoss变频器之间的通讯线程，采用Danfoss FC协议，网关从公共数据区取得来自上位机的指令，转为FC协议数据发送至Danfoss变频器，Danfoss变频器在收到指令之后应答网关；空闲时网关连续读取变频器的状态和运行数据刷新公共数据区。结构框图如图4所示。
此种多线程的通讯方式比之以前的模式—上位机发送-网关接收-网关发送-Danfoss变频器接收-Danfoss变频器应答-网关接收-网关发送-上位机接收，响应速度提高数倍，这样才能确保上位机不会因为通讯超时而报警。
图4 协议转换方案框图
4 结论
经实践证明，该方案顺利实现了对立达加弹机原装旧型号KEB变频器的替换工作，为客户带来了更低的成本、更好的产品和服务。
参考文献
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