基于单片机和GPRS的变频器远程控制系统的制作方法

本实用新型涉及远程控制系统，尤其是涉及基于单片机和GPRS的变频器远程控制系统。

背景技术：

变频调速系统广泛应用于化工、机械、煤矿、能源和电力等行业，尤其是风机、水泵等传统使用场合。由于上述场合具有使用分部地域广的特点，因此存在现场运行参数如启停、正反转、频率、输出电压、电流、功率以及是否出现故障等信息不能及时掌握和发现，大大降低了上述场合变频调速系统运行的可靠性和生产效率，同时也给维护带来不便。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种基于单片机和GPRS的变频器远程控制系统。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述基于单片机和GPRS的变频器远程控制系统，包括远程变频控制单元，所述远程变频控制单元通过RS485通信接口与控制侧GPRS数据传输单元通信连接、并通过RS232通信接口与监控计算机通信连接，所述控制侧GPRS数据传输单元通过GPRS通信网络与多个被监控的变频器单元无线通信连接；所述变频器单元由被控侧GPRS数据传输单元、变频器和电动机组成，所述被控侧GPRS数据传输单元通过RS485通信接口与所述变频器通信连接，变频器控制输出端与所述电动机控制输入端连接。

所述远程变频控制单元包括单片机，所述单片机通信接口分别连接有RS485模块、RS S232模块、DA/AD接口、DI/DO接口、显示器和按键；所述控制侧GPRS数据传输单元和被控侧GPRS数据传输单元均包括MEGA64微处理器、SIMCOM300CZ GPRS模块、SIM卡、数据传送模块和串口模块。

本实用新型优点在于利用GPRS通信网络，设计了一套基于移动网络的所述变频器单元远程控制系统，建立变频器单元的远程无线通信集散控制管理，单台和多台变频器控制随意切换，对工作现场全部变频器单元同时控制其启停、正反转、给定频率等，同时监控所有变频器单元的运行状态和运行参数，极大地减轻了操作工人的工作强度，提高了运行的可靠性和生产效率，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图。

图2是图1中所述变频远程控制单元的电路原理框图。

图3是图1中所述GPRS数据传送单元的电路原理框图。

图4是本实用新型所述RS485模块的电路原理图。

图5是本实用新型的软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-5所示，本实用新型所述基于单片机和GPRS的变频器远程控制系统，包括远程变频控制单元，所述远程变频控制单元通过RS485通信接口与控制侧GPRS数据传输单元通信连接、并通过RS232通信接口与监控计算机通信连接，所述控制侧GPRS数据传输单元通过GPRS通信网络与多个被监控的变频器单元1无线通信连接；所述变频器单元1由被控侧GPRS数据传输单元、变频器和电动机组成，所述被控侧GPRS数据传输单元通过RS485通信接口与所述变频器通信连接，变频器控制输出端与所述电动机控制输入端连接。所述远程变频控制单元包括单片机，所述单片机通信接口分别连接有RS485模块、RS232模块、DA/AD接口、DI/DO接口、显示器和按键；所述控制侧GPRS数据传输单元和被控侧GPRS数据传输单元均包括MEGA64微处理器、SIMCOM300CZ GPRS模块、SIM卡、数据传送模块和串口模块。

本实用新型变频远程控制单元CPU采用Mega128微处理器，负责控制及监视各个变频器单元1的变频器运行情况，通过RS485通信接口与GPRS DTU数传模块相连，通过通信控制变频器启停、加减速及输出参数的监控等，同时通过U-SART串口与监控计算机通信。本实用新型提供主、从两种控制模式，在主设备模式下，可实现对它下面的从设备发出控制命令；在从设备模式下，接收和响应主站的命令请求。在GPRS通信网络中，变频器处于从站位置，作为主设备的变频远程控制单元向其发送相关控制命令(如启动、停止、正反转运行等)和电动机转速或转矩等给定信号，并可以实时在线读取变频器运行状态信息；具有定时扫描变频器故障功能，并可对变频器进行故障复位等。

变频远程控制单元实现对变频器数据的采集、处理和操作。其中RS485模块提供通信的硬件接口，并与GPRS数据传输单元对接实现的通信，RS232模块提供与监控计算机（上位机）连接的接口；DI/DO和DA/AD模块作为备选接口，在有线控制变频器时DI/DO可连接变频器的数字控制端子实现开关控制；模拟量输出模块可以提供4-20mA电流信号和0-10V电压信号，有线控制时可以给定变频器频率或转矩等；模拟量输入模块可以采集4-20mA和0-10V信号，有线控制时可转化为变频器反馈的实际值信号（如实际频率、输出电压、电流等信号）；按键和显示模块构成人机操作界面，可在线显示变频器当前状态，同时提供按键任意切换监听或控制模式。

RS485通信接口通过两线制RS-485硬件接口与GPRS数据传输单元和变频器单元1实现互连。RS485通信接口芯片选用TI公司的SN75LBCl84，该芯片采用半双工数据通信模式，且具有瞬变电压抑制功能的RS-485差分总线收发器。

RS485通信接口芯片SN75LBCl84带有内置高能量瞬变噪声保护装置，可以承受400W的过压瞬变，同时具有完善的防雷击功能，内置瞬态电压抑制器（TVS）和可以承受高达8kV/400W的雷击和静电浪涌功率保护器。通过高速光电隔离芯片6N137保证长距离通信速率，设置增强驱动电路，实现通信线上波形不发生畸变。这种隔离的RS-485通信方式同时提供了对工业通用通信协议Modbus协议和USS协议的硬件支持。

变频远程控制单元以ATMEL公司的ATmega128微处理器为核心，它是基于增强的AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微控制器，提供32个8位通用寄存器。Mega128具有先进的指令集以及单周期指令执行时间，可以提供高达1MIPS/MHz的数据吞吐率，从而大大提高系统数据处理速度。同时提供128K字节的系统内可编程flash，满足程序空间的要求，4K字节的EEPROM，高达100000次写/擦除周期，满足控制过程中大量掉电不丢失可查出改写的参数等历史数据的要求，同时4个PWM定时计数器可提供2路DA输出信号，8 路10 位具有可选差分输入级可编程增益的ADC可满足外部模拟量信号的采集，2路USART串口方便接入DCS系统。

GPRS数据传输单元以ATMEL公司的MEGA64微处理器为核心，外围配置SIMCOM300CZ GPRS模块、数据传送模块和串口模块，以GPRS通信网络为通信平台，提供标准的RS-232/485/TTL接口，按照工业标准设计，在远程控制系统中直接与变频远程控制单元相连。GPRS通信方式透明，可以通过串口使非IP系统设备接入GPRS通信网络和Internet网络，无需对原有设备升级换代即可实现现场数据网络化管理。GPRS模块的数据传输机制安全透明，对工业用户的数据传输要求完全达标，尤其对突发性的、频繁的、间断性的、少量的数据传输尤为适合，因此非常适用于M2M领域的应用及应用系统的开发。