1600A／45V智能化可控硅整流裝置中將PLC 和觸摸顯示屏結(jié)合在一起，并采用PLC 和觸摸屏的相應(yīng)軟件對各采樣值進行控制责什、處理舒脐，在溫度、電流颓涉、電壓的實時顯示侨识、數(shù)據(jù)記錄、報警等方面具有很大的優(yōu)越性厅驼。

1 系統(tǒng)組成與工作原理

1.1  系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由5部分組成：變送器骄熟、PLC主機、模擬量輸入輸出模塊华孙、觸摸屏宦狭、可控硅整流部分等組成，系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示娜食。在控制部分，選用SIEMENS 的S7-200 PLC 對采樣信號進行快速敞峭、可靠的處理踊谋，編程軟件為STEP 7-MicroWIN 32 V3.2；選用Siemens 的TP270B觸摸式人機界面（HMI）對實時溫度值和各種故障信息進行顯示旋讹、記錄殖蚕，組態(tài)軟件為SIMATIC Pro-Tool V6.0。HMI 和PLC 之間采用MPI（ 多點）通訊方式沉迹，通過對HMI 畫面上所設(shè)元件屬性和與PLC 的數(shù)據(jù)交換地址的定義睦疫，實現(xiàn)HMI 上相關(guān)元件對應(yīng)的暫存器對PLC 存儲單元的讀寫。

圖1 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)

1.2  工作原理

可控硅整流輸出直流電壓鞭呕，0～45V連續(xù)可調(diào)蛤育；輸出直流電流，0～1600A連續(xù)可調(diào)葫松。由傳感器

對主路硅元件的溫度進行采樣瓦糕，所測溫度信號經(jīng)放大和A/ D 轉(zhuǎn)換后送PLC，利用軟件進行數(shù)據(jù)處理腋么，處理后的數(shù)據(jù)送HMI進行實時顯示咕娄。在HMI 上設(shè)置超溫報警及超溫跳閘溫度限定值。當(dāng)主路硅元件溫度過高贺跟，超過限定值時柏咳，PLC 將輸出超溫報警信號和超溫跳閘信號，并在HMI 上顯示出具體信息简骗。同時對勵磁線圈的電流和電壓進行精確的PI控制柄倒，可在HMI上設(shè)定PI算法的參數(shù)值蚜雏。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集處理、風(fēng)機運行和故障報警由PLC 和HMI 通過編制相應(yīng)的軟件來完成暴艘。

2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

SIMATIC ProTool 是西門子公司推出的HMI組態(tài)軟件稀崔，該軟件由2 部分組成： ProToolCS（組態(tài)系統(tǒng)）和用于過程可視化的ProTool RT（運行系統(tǒng)）。該軟件具有報警記錄柬沾、報表打印泉剔、趨勢曲線等多種功能，并支持除SiemeNS之外的第三方制造商的通訊協(xié)議住秉。本系統(tǒng)在其基礎(chǔ)上進行了畫面設(shè)計假却、通訊組態(tài)、報警設(shè)置睹傻、安全保護設(shè)計等一系列應(yīng)用開發(fā)夏跷。

2.1 觸摸屏畫面設(shè)計

觸摸屏畫面設(shè)計不僅要求能實現(xiàn)所有的控制功能（輸入及顯示參數(shù)、存儲紀(jì)錄明未、報警等）槽华，而且要簡單明了，易于操作人員正確的執(zhí)行操作趟妥∶ㄌ考慮系統(tǒng)所需監(jiān)控的過程變量和實際功能，共組態(tài)了5 組畫面披摄，下面介紹幾個基本畫面亲雪。

（1）主畫面

設(shè)計的監(jiān)控主畫面的最上部是勵磁電流實時顯示曲線，其下是兩個實時顯示勵磁電流疚膊、電壓數(shù)值的顯示框义辕。還有電流數(shù)值設(shè)定的輸入框，當(dāng)手按在這個位置時寓盗，可彈出數(shù)字選項框灌砖，方便對電流設(shè)定值的輸入。該框的右邊有兩個微調(diào)健傀蚌，每按動一下艺滑，可以進行加1或減1的操作。在主控界面的下部是設(shè)備運行狀態(tài)顯示框砰染，該位置可實時顯示系統(tǒng)的狀態(tài)（系統(tǒng)的開跳犹、關(guān)、有無故障等信息）标增。監(jiān)控主畫面的右下角是功能選擇彈出菜單玻冗，主要由工作狀態(tài)欄、參數(shù)設(shè)定欄杠卜、報警記錄欄等組成逐枢。如圖2 所示综澄。

（2）溫度、電流遍跌、電壓實時顯示

顯示時神卢，觸摸屏在每個時間單位（時鐘脈沖）內(nèi)一次只從PLC 讀取一個數(shù)字值，并添加至操作單元上顯示所對應(yīng)的物理量值哑立。該程序中組態(tài)3 組實時數(shù)據(jù)袒碍，每組顯示硅主元件的溫度、勵磁電流及電壓3 個模擬量杰捂。

（3）參數(shù)設(shè)定

在本畫面中舆床，操作員可以對風(fēng)機的自動啟/ 停溫度，硅主元件超溫報警溫度和超溫跳閘溫度以及過流值嫁佳、過壓值進行設(shè)定挨队，調(diào)整。具有最高級權(quán)限的操作員還可對PID算法中的參數(shù)（）進行設(shè)定,這樣可以很方便的對系統(tǒng)進行在線的參數(shù)整定.

（4）故障記錄

每當(dāng)有報警信號產(chǎn)生蒿往，都會在觸摸屏界面上彈出報警消息窗口盛垦，同時報警燈閃爍。將報警消息進行歸檔瓤漏，再創(chuàng)建一畫面組態(tài)消息視圖腾夯，就可保存并顯示系統(tǒng)運行以來的所有報警消息。提示報警號赌蔑，報警產(chǎn)生的日期俯在、時間竟秫，報警產(chǎn)生的原因娃惯，以及是否確認等信息。

2.2 安全保護設(shè)計

ProTool 允許用戶使用口令來阻止其他未授權(quán)人員使用控件肥败，從而增加系統(tǒng)的安全性罗迎。ProTool 提供的口令級別從0 到9⌒继剩口令級0 不需輸入口令秒足；口令級1至8，根據(jù)功能的重要性進行分配荞狠；口令級9 僅授權(quán)于系統(tǒng)管理員寿伊。針對安全管理和操作的需要，該系統(tǒng)中定義了系統(tǒng)管理員級即9 級和操作員1 級兩級口令告锅。對PID參數(shù)設(shè)定需使用系統(tǒng)管理員級口令揽此，其他操作，如溫度報警極限守迫、開機軟啟動時間等艘赂，也要先輸入口令進行登陸渤尚。輸入口令，觸摸“ 登陸”按鈕听誓，再觸摸其他功能按鈕催杆，便可進入等于或低于該口令級別的子畫面。子畫面操作完畢返回主畫面后瑞你，觸摸“退出”按鈕酪惭，則口令失效，再次進入子畫面需重新輸入口令捏悬。若沒有觸摸“ 退出”按鈕撞蚕，系統(tǒng)將在1min 后自動撤銷口令。

圖2: 監(jiān)控主畫面

2.3 人機界面與PLC 之間的通訊

西門子人機界面與PLC之間的通訊方式有3 種： PPI（點到點）通訊方式过牙，MPI（多點）通訊方式和PROFIBUS-DP 通訊方式甥厦。

該系統(tǒng)中采用MPI（多點）通訊方式。由于MPI 接口是RS485 結(jié)構(gòu)寇钉，PLC 與人機界面之間通過RS485 線相連刀疙，其傳輸速率為187.5k 波特率。一個MPI 網(wǎng)可以有多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點扫倡，其地址是在S7-200 硬件組態(tài)中設(shè)置的谦秧。該系統(tǒng)中人機界面的MPI 地址為“1”；CPU的MPI 地址為“2”撵溃。人機界面與過程之間通過PLC 利用變量進行通訊疚鲤。通常在PLC 和操作單元之間交換的數(shù)據(jù)為過程數(shù)據(jù)。為此在組態(tài)中創(chuàng)建指向PLC 上某個地址的變量挡医。觸摸屏從指定的地址中讀取該數(shù)值并顯示它溢扳。同樣的，操作員可以在觸摸屏上輸入將被寫入PLC 上某個地址的數(shù)據(jù)训癌。

3  結(jié)束語

1600A／45V智能化可控硅整流裝置中將PLC 和觸摸顯示屏結(jié)合在一起祠乔，并采用PLC 和觸摸屏的相應(yīng)軟件對各采樣值進行控制、處理娶匠，在溫度橱序、電流、電壓的實時顯示炭答、數(shù)據(jù)記錄疫橘、報警等方面具有很大的優(yōu)越性。操作人員不僅能方便的觀察和掌握該裝置的實時運行溫度匾颁，還可根據(jù)報警消息癌玩，快速的排除故障；借助歷史記錄被处，管理人員還可對重要數(shù)據(jù)進行分析楞播、查詢用押，可大大提高運行管理水平。目前該裝置已在贛州市金環(huán)磁選設(shè)備有限公司得到應(yīng)用靶剑。

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