組態王實現西門子變頻器的遠程監控

利用組態王實現變頻器的遠程監控
　    
1 引言 
   變頻器作為一種智能調速元件，以多用途、高可靠性和明顯的節電效果，在造紙、軋鋼、印染、石油、化工等各個行業中被廣泛使用。 
在某污水處理廠中，進水泵房環節共有4臺潛水泵，它們負責將污水抽到曝氣池進行凈化處理，當污水多時需要4臺潛水泵滿負荷運行，污水少時只需要1臺潛水泵工作，因此潛水泵的工作數量受污水總量的影響很大。以前，由于沒采用變頻器進行控制電能浪費很大，現經過改造，4臺潛水泵全部用西門子MIDIMASTER ECO 變頻器進行控制，并且變頻器通過串口連接到組態王開發的上位機監控系統中，這樣既節省了電能，又實現了變頻器的遠程監控，取得了比較好的控制效果。 
    2 系統結構 
    本系統中上位機利用RS232串口，再經過RS232/RS485轉換器接到4臺西門子MIDIMASTER ECO 變頻器上。由于RS232的傳輸距離較短，只有15m左右，并且只能驅動1路變頻器，所以必須利用RS232/RS485轉換器。系統結構圖如圖1所示。 

    3 上位機設計方法 

    3.1 組態王通訊設置 
    組態王6.0是北京亞控公司開發的一個比較成熟的國產組態軟件，其操作簡單，易于學習，用它制作人機界面快捷簡便，畫面美觀;具有強大的數據庫功能，可連接大型的SQL數據庫;而且其網絡功能比較豐富，可以實現遠程監控;最重要的是其擁有豐富的驅動程序庫，用其提供的驅動程序可以方便地實現上位機PC與各種不同型號的PLC、變頻器、板卡、網卡等設備的相互通訊。 
組態王6.0與西門子變頻器系列之間的通訊設置的具體步驟: 
    (1) 在組態王中新建一工程，設取名為“變頻器控制工程”。 
    (2) 在開發界面選擇“設備”-“變頻器”-“西門子”-“USS”-“串口”，如圖2所示。 
    (3) 為設備命名設為“西門子變頻器1號”。 
    (4) 選擇串口，本文選“COM1”端口。 
    (5) 設置設備的地址，格式為aa.bb，其中aa的范圍1～32，bb的范圍1～16。所有變頻器的地址不能重復，本文中設西門子變頻器1號的地址為:1.1。 
    (6) 點擊設置完成，即可。 
    經過上述設置后，當啟動組態王工程“變頻器控制工程”時，組態王會自動連接上設備地址為1.1的西門子變頻器1號，并在其信息框中顯示“打開通訊設備成功，設備初始化成功-西門子變頻器1號”信息。 
3.2 RS232串口參數設置 
在上位機WIN98系統中，選擇“控制面板”-“系統”-“設備管理器”-“端口”-“COM1”屬性，設置如下:波特率-4800，數據位長度-8，停止位長度-1，奇偶校驗位-偶校驗。設置完畢后如圖3所示。 

    4 下位機變頻器設計方法 

    4.1 西門子變頻器USS協議概述 
    西門子變頻器與工控機的通信協議采用西門子 USS 協議，它是一種西門子所有傳動產品通用的通信協議。此協議采用主-從式結構，通信時，上位機作為主站向變頻器發送報文;變頻器作為從站，只是對主站發來的報文(即指令)進行處理并執行相應動作，同時回應并發送響應的報文。所有主從之間的報文都由14個字節組成，每個數據報文都是標準的異步報文格式，包括:1個起始位、8個數據位、1個偶校驗和1個停止位。上位機與變頻器之間的數據傳輸是以ASCII碼的形式進行的。所有從主站發送到從站的報文必須在1.5s內發完，否則，此報文將被從站忽略。從站在收到有效報文20ms內發送應答，若主站在這段時間內未收到應答，主站將重新發送此報文。 
USS協議支持西門子變頻器使用計算機中的串行口。 
   4.2 西門子變頻器的設置 
   當使用RS485與上位機相連時，西門子變頻器的主要通訊參數設置如附表所示，其它參數配置請參照的使用手冊。 
附表 變頻器參數設定與說明 
參數 設定值 功能說明 
P091 1 設定從站變頻器地址為1 
P092 5 設置RS-485串行接口的波特率為4800波特 
P094 50.00[Hz] 通過串行接口以百分比形式傳送到變頻器的設定值 
P095 0 USS的兼容性，當為0時，0.1Hz分辨率兼容 
P910 1 設定變頻器為串行接口的遠程控制方式 
   4.3 西門子變頻器與上位機通訊連接方式 
   西門子變頻器與上位機有兩種通信連接方式:一是通過前面板上的RS485D型插頭及RS232/RS485轉換器與上位機的RS232串口相連，實現變頻器的完全控制，包括啟/停、頻率設定和參數設置等;二是通過輸入/輸出接線端子，經RS232/RS485轉換器與上位機的RS232串口相連。在實際應用中，通常采取第一種通信方式，具體連線如圖4所示。注意，以上兩種連接方式只能選取其中一種。 

   5 結論 

   運用組態王與變頻器通訊并進行遠程控制，具有實時性好、速度快、可靠性高、運行穩定、調節靈活等優點，此方法已成功應用某污水處理工程的進水環節中，經現場調試，達到了理想的通訊控制效果。此種控制系統，具有較高的使用價值，值得在工業控制中推廣。