組態(tài)王實(shí)現(xiàn)西門子變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控

利用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控
　    
1 引言 
   變頻器作為一種智能調(diào)速元件，以多用途、高可靠性和明顯的節(jié)電效果，在造紙、軋鋼、印染、石油、化工等各個(gè)行業(yè)中被廣泛使用。 
在某污水處理廠中，進(jìn)水泵房環(huán)節(jié)共有4臺(tái)潛水泵，它們負(fù)責(zé)將污水抽到曝氣池進(jìn)行凈化處理，當(dāng)污水多時(shí)需要4臺(tái)潛水泵滿負(fù)荷運(yùn)行，污水少時(shí)只需要1臺(tái)潛水泵工作，因此潛水泵的工作數(shù)量受污水總量的影響很大。以前，由于沒采用變頻器進(jìn)行控制電能浪費(fèi)很大，現(xiàn)經(jīng)過改造，4臺(tái)潛水泵全部用西門子MIDIMASTER ECO 變頻器進(jìn)行控制，并且變頻器通過串口連接到組態(tài)王開發(fā)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，這樣既節(jié)省了電能，又實(shí)現(xiàn)了變頻器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，取得了比較好的控制效果。 
    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 
    本系統(tǒng)中上位機(jī)利用RS232串口，再經(jīng)過RS232/RS485轉(zhuǎn)換器接到4臺(tái)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(qū)動(dòng)1路變頻器，所以必須利用RS232/RS485轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 

    3 上位機(jī)設(shè)計(jì)方法 

    3.1 組態(tài)王通訊設(shè)置 
    組態(tài)王6.0是北京亞控公司開發(fā)的一個(gè)比較成熟的國產(chǎn)組態(tài)軟件，其操作簡(jiǎn)單，易于學(xué)習(xí)，用它制作人機(jī)界面快捷簡(jiǎn)便，畫面美觀;具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，可連接大型的SQL數(shù)據(jù)庫;而且其網(wǎng)絡(luò)功能比較豐富，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;最重要的是其擁有豐富的驅(qū)動(dòng)程序庫，用其提供的驅(qū)動(dòng)程序可以方便地實(shí)現(xiàn)上位機(jī)PC與各種不同型號(hào)的PLC、變頻器、板卡、網(wǎng)卡等設(shè)備的相互通訊。 
組態(tài)王6.0與西門子變頻器系列之間的通訊設(shè)置的具體步驟: 
    (1) 在組態(tài)王中新建一工程，設(shè)取名為“變頻器控制工程”。 
    (2) 在開發(fā)界面選擇“設(shè)備”-“變頻器”-“西門子”-“USS”-“串口”，如圖2所示。 
    (3) 為設(shè)備命名設(shè)為“西門子變頻器1號(hào)”。 
    (4) 選擇串口，本文選“COM1”端口。 
    (5) 設(shè)置設(shè)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(fù)，本文中設(shè)西門子變頻器1號(hào)的地址為:1.1。 
    (6) 點(diǎn)擊設(shè)置完成，即可。 
    經(jīng)過上述設(shè)置后，當(dāng)啟動(dòng)組態(tài)王工程“變頻器控制工程”時(shí)，組態(tài)王會(huì)自動(dòng)連接上設(shè)備地址為1.1的西門子變頻器1號(hào)，并在其信息框中顯示“打開通訊設(shè)備成功，設(shè)備初始化成功-西門子變頻器1號(hào)”信息。 
3.2 RS232串口參數(shù)設(shè)置 
在上位機(jī)WIN98系統(tǒng)中，選擇“控制面板”-“系統(tǒng)”-“設(shè)備管理器”-“端口”-“COM1”屬性，設(shè)置如下:波特率-4800，數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度-8，停止位長(zhǎng)度-1，奇偶校驗(yàn)位-偶校驗(yàn)。設(shè)置完畢后如圖3所示。 

    4 下位機(jī)變頻器設(shè)計(jì)方法 

    4.1 西門子變頻器USS協(xié)議概述 
    西門子變頻器與工控機(jī)的通信協(xié)議采用西門子 USS 協(xié)議，它是一種西門子所有傳動(dòng)產(chǎn)品通用的通信協(xié)議。此協(xié)議采用主-從式結(jié)構(gòu)，通信時(shí)，上位機(jī)作為主站向變頻器發(fā)送報(bào)文;變頻器作為從站，只是對(duì)主站發(fā)來的報(bào)文(即指令)進(jìn)行處理并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，同時(shí)回應(yīng)并發(fā)送響應(yīng)的報(bào)文。所有主從之間的報(bào)文都由14個(gè)字節(jié)組成，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都是標(biāo)準(zhǔn)的異步報(bào)文格式，包括:1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)偶校驗(yàn)和1個(gè)停止位。上位機(jī)與變頻器之間的數(shù)據(jù)傳輸是以ASCII碼的形式進(jìn)行的。所有從主站發(fā)送到從站的報(bào)文必須在1.5s內(nèi)發(fā)完，否則，此報(bào)文將被從站忽略。從站在收到有效報(bào)文20ms內(nèi)發(fā)送應(yīng)答，若主站在這段時(shí)間內(nèi)未收到應(yīng)答，主站將重新發(fā)送此報(bào)文。 
USS協(xié)議支持西門子變頻器使用計(jì)算機(jī)中的串行口。 
   4.2 西門子變頻器的設(shè)置 
   當(dāng)使用RS485與上位機(jī)相連時(shí)，西門子變頻器的主要通訊參數(shù)設(shè)置如附表所示，其它參數(shù)配置請(qǐng)參照的使用手冊(cè)。 
附表 變頻器參數(shù)設(shè)定與說明 
參數(shù) 設(shè)定值 功能說明 
P091 1 設(shè)定從站變頻器地址為1 
P092 5 設(shè)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(shè)定值 
P095 0 USS的兼容性，當(dāng)為0時(shí)，0.1Hz分辨率兼容 
P910 1 設(shè)定變頻器為串行接口的遠(yuǎn)程控制方式 
   4.3 西門子變頻器與上位機(jī)通訊連接方式 
   西門子變頻器與上位機(jī)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(zhuǎn)換器與上位機(jī)的RS232串口相連，實(shí)現(xiàn)變頻器的完全控制，包括啟/停、頻率設(shè)定和參數(shù)設(shè)置等;二是通過輸入/輸出接線端子，經(jīng)RS232/RS485轉(zhuǎn)換器與上位機(jī)的RS232串口相連。在實(shí)際應(yīng)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(jié)論 

   運(yùn)用組態(tài)王與變頻器通訊并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，具有實(shí)時(shí)性好、速度快、可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn)，此方法已成功應(yīng)用某污水處理工程的進(jìn)水環(huán)節(jié)中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，達(dá)到了理想的通訊控制效果。此種控制系統(tǒng)，具有較高的使用價(jià)值，值得在工業(yè)控制中推廣。