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变频调速网络化教学控制系统设计 　　【摘要】本设计主要基于SIEMENS公司S7-200、S7-400PLC的现场总线（PROFIBUS）和工业以太网（ETHERNET）网络的通信设计。利用PLC的I/O端子、EasvManaRer（HMI）与VglNCC画面的三种信号的控制联系，实现FRENIC5000G11S/PllS变频器两级传动装置速度调节的自动控制。 　　【关键词】PLC；WINCC；变频器；触摸屏 　　1 引言 　　网络化变频调速自动控制系统采用西门子公司的S7-400PLC和S7-200PLC，实现工业以太网（ETHERNET）和现场总线（PROFIBUS）两种网络并行数据的传输方式，形成通讯网络拓扑结构和模块化互连系统，将变频频率调节时所需的模拟量信号实时读取，实现了数据传输的无缝联接。通过HMI对变频器的运行状态进行实时监控以及WinCC将不同的控制命令信号通过现场总线（PROFIBUS）网络的数据传输实现了数据的动态管理。不仅满足自动化的教学与培训课题的要求，而且为各类自动化控制系统应用一流技术创造条件。 　　2 调速指标控制系统的原理及工艺 　　在A段区域要求：变频器正、反向启动待机时间为10s。步‘1’的频率调节时间为80s，起始频率1.15～1.45 Hz用于电机建立磁通时间，电机低速运行至起始频率段； 　　磁通建立后，变频进行低频段调速过程，经过低频段频率调节，频率上升至16.83 Hz， 　　电机加速运行至低频段。随后，变频进行中频段频率调节，频率上升26.63 Hz，电机加速运行至中频段。在A段区域变频频率调节过程结束。在B段区域要求：步‘1’与步‘2’的平滑衔接频率为26.63Hz。运行第80s时，变频进入步‘2’的频率调节时段，时间为80s，变频进入全中频段调节过程。初调阶段频率为28.56 Hz，快调阶段频率上升至32.50 Hz，电机加速运行至中频段并保持。在B段区域变频频率调节过程结束。在c段区域要求：步‘2’与步‘3’的平滑衔接频率为32.50 Hz。运行第160s时，变频进入步‘3’的频率调节时段，时间为140s，变频进入中、高频段调节过程。变频首次缓调频率为32.53 Hz，二次缓调频率为32.60 Hz，三次缓调频率为32.86 Hz。经过三次缓调，频率由32.50 Hz调节至32.86 Hz，缓调结束后，电机以50 Hz全速并保持。在C段区域变频频率调节过程结束。在D段区域要求：步‘3’与步‘4’的平滑衔接频率为50 Hz。运行第300s时，变频进入步‘4’的频率调节时段，时间为43s，变频进入高、中、低频段调节过程。首次频率垂直减速为18.80 Hz，随后二次频率垂直减速为7.05 Hz，三次频率垂直减速为O Hz，经过三次垂直快调，频率由50 Hz调节至0Hz，电机进入减速停车状态并保持。在343s后，程序自动启动下一轮的正/反启动调速过程。调速的H/S曲线如图1所示： 　　3 调速的系统的主要组成部分 　　调速系统主要有S7-400PLC和S7-200PLC的通信模板组成的PROFIBUS和ETHERNET网络系统、HMI和WINCC、以及FRENIC5000611S/P11S系列变频器和电动机等组成。系统正常工作时，变频器频率调节时所需的电流信号，由S7-200PLC系统的EM235模块将CPU内存地址AQWO中的数字量数值转换成4～20mh的电流信号。AQWO中的不同的数字量数值是由S7-200PLC程序控制的，运算的数据由PROFIBUS和ETHERNET网络分别完成不同的数据传输。变频器根据电流信号的不同大小，进行实时地进行不同频率段的调节，电机的速度随之发生不同变化，从而达到速度调节的目的。系统的组成框图如图2所示 　　4 网络站号的分配 　　Profibus-DP通讯网络的网络站地址设定：S7-400PLC：2；S7-200 PLC（1）：3；S7-200 PLC（2）：4；Ethernet通讯网络CP443-1的IP地址设定：192.168.147.1；子网掩码：255.255.255.0网关地址：0.0.0.0；Ethernet通讯网络CP243-1（1）的IP地址设定：192.168.147.5：Ethernet通讯网络CP243 1（2）的IP地址设定：192.168.147.6；CP243 1（1）及CP243 1（2）的子网掩码和网关地址如CP443-1。NETPRO网络组态如图3所示。 　　5 程序流程图 　　5.1 S7-400PLC程序流程图 　　（1）首先通过STEP 7 V5.4编程软件进行主站的硬件配置及网络组态。（2）对于现场总线（PROFIBUS DP）网络通信，主站站号需对CP443 5模块网络组态时设置；对于从站站号，需对