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1 引言
变频器作为一种智能调速元件，以多用途、高可靠性和明显的节电效果，在造纸、轧钢、印染、石油、化工等各个行业中被广泛使用。
在某污水处理厂中，进水泵房环节共有4台潜水泵，它们负责将污水抽到曝气池进行净化处理，当污水多时需要4台潜水泵满负荷运行，污水少时只需要1台潜水泵工作，因此潜水泵的工作数量受污水总量的影响很大。以前，由于没采用变频器进行控制电能浪费很大，现经过改造，4台潜水泵全部用西门子MIDIMASTER ECO 变频器进行控制，并且变频器通过串口连接到组态王开发的上位机监控系统中，这样既节省了电能，又实现了变频器的远程监控，取得了比较好的控制效果。
2 系统结构
本系统中上位机利用RS232串口，再经过RS232/RS485转换器接到4台西门子MIDIMASTER ECO 变频器上。由于RS232的传输距离较短，只有15m左右，并且只能驱动1路变频器，所以必须利用RS232/RS485转换器。系统结构图如图1所示。
3 上位机设计方法
3.1 组态王通讯设置
组态王6.0是北京亚控公司开发的一个比较成熟的国产组态软件，其操作简单，易于学习，用它制作人机界面快捷简便，画面美观;具有强大的数据库功能，可连接大型的SQL数据库;而且其网络功能比较丰富，可以实现远程监控;最重要的是其拥有丰富的驱动程序库，用其提供的驱动程序可以方便地实现上位机PC与各种不同型号的PLC、变频器、板卡、网卡等设备的相互通讯。
组态王6.0与西门子变频器系列之间的通讯设置的具体步骤:
(1) 在组态王中新建一工程，设取名为“变频器控制工程”。
(2) 在开发界面选择“设备”-“变频器”-“西门子”-“USS”-“串口”，如图2所示。
(3) 为设备命名设为“西门子变频器1号”。
(4) 选择串口，本文选“COM1”端口。
(5) 设置设备的地址，格式为aa.bb，其中aa的范围1～32，bb的范围1～16。所有变频器的地址不能重复，本文中设西门子变频器1号的地址为:1.1。
(6) 点击设置完成，即可。
经过上述设置后，当启动组态王工程“变频器控制工程”时，组态王会自动连接上设备地址为1.1的西门子变频器1号，并在其信息框中显示“打开通讯设备成功，设备初始化成功-西门子变频器1号”信息。
3.2 RS232串口参数设置
在上位机WIN98系统中，选择“控制面板”-“系统”-“设备管理器”-“端口”-“COM1”属性，设置如下:波特率-4800，数据位长度-8，停止位长度-1，奇偶校验位-偶校验。设置完毕后如图3所示。
4 下位机变频器设计方法
4.1 西门子变频器USS协议概述
西门子变频器与工控机的通信协议采用西门子 USS 协议，它是一种西门子所有传动产品通用的通信协议。此协议采用主-从式结构，通信时，上位机作为主站向变频器发送报文;变频器作为从站，只是对主站发来的报文(即指令)进行处理并执行相应动作，同时回应并发送响应的报文。所有主从之间的报文都由14个字节组成，每个数据报文都是标准的异步报文格式，包括:1个起始位、8个数据位、1个偶校验和1个停止位。上位机与变频器之间的数据传输是以ASCII码的形式进行的。所有从主站发送到从站的报文必须在1.5s内发完，否则，此报文将被从站忽略。从站在收到有效报文20ms内发送应答，若主站在这段时间内未收到应答，主站将重新发送此报文。
USS协议支持西门子变频器使用计算机中的串行口。
4.2 西门子变频器的设置
当使用RS485与上位机相连时，西门子变频器的主要通讯参数设置如附表所示，其它参数配置请参照的使用手册。
附表 变频器参数设定与说明
参数 设定值 功能说明
P091 1 设定从站变频器地址为1
P092 5 设置RS-485串行接口的波特率为4800波特
P094 50.00[Hz] 通过串行接口以百分比形式传送到变频器的设定值
P095 0 USS的兼容性，当为0时，0.1Hz分辨率兼容
P910 1 设定变频器为串行接口的远程控制方式
4.3 西门子变频器与上位机通讯连接方式
西门子变频器与上位机有两种通信连接方式:一是通过前面板上的RS485D型插头及RS232/RS485转换器与上位机的RS232串口相连，实现变频器的完全控制，包括启/停、频率设定和参数设置等;二是通过输入/输出接线端子，经RS232/RS485转换器与上位机的RS232串口相连。在实际应用中，通常采取第一种通信方式，具体连线如图4所示。注意，以上两种连接方式只能选取其中一种。
5 结论
运用组态王与变频器通讯并进行远程控制，具有实时性好、速度快、可靠性高、运行稳定、调节灵活等优点，此方法已成功应用某污水处理工程的进水环节中，经现场调试，达到了理想的通讯控制效果。此种控制系统，具有较高的使用价值，值得在工业控制中推广。