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、PLC主機(jī)猫单、模擬量輸入輸出模塊慌缨、觸摸屏、可控硅整流部分等組成展霸，系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示蝎蛤。在控制部分，選用SIEMENS 的S7-200 PLC 對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行快速莺肌、可靠的處理挪吱，編程軟件為STEP 7-MicroWIN 32 V3.2；選用SIEMENS 的TP270B觸摸式人機(jī)界面（HMI）對(duì)實(shí)時(shí)溫度值和各種故障信息進(jìn)行顯示辈喜、記錄谭迄，組態(tài)軟件為SIMATIC Pro-Tool V6.0。HMI 和PLC 之間采用MPI（ 多點(diǎn)）通訊方式赠戏，通過對(duì)HMI 畫面上所設(shè)元件屬性和與PLC 的數(shù)據(jù)交換地址的定義怔樊，實(shí)現(xiàn)HMI 上相關(guān)元件對(duì)應(yīng)的暫存器對(duì)PLC 存儲(chǔ)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安粤，0~45V連續(xù)可調(diào)贫宫；輸出直流電流，0~1600A連續(xù)可調(diào)枝誊。由傳感器對(duì)主路硅元件的溫度進(jìn)行采樣况芒，所測溫度信號(hào)經(jīng)放大和A/ D 轉(zhuǎn)換后送PLC，利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理叶撒，處理后的數(shù)據(jù)送HMI進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示绝骚。在HMI 上設(shè)置超溫報(bào)警及超溫跳閘溫度限定值。當(dāng)主路硅元件溫度過高祠够，超過限定值時(shí)压汪，PLC 將輸出超溫報(bào)警信號(hào)和超溫跳閘信號(hào)粪牲，并在HMI 上顯示出具體信息。同時(shí)對(duì)勵(lì)磁線圈的電流和電壓進(jìn)行精確的PI控制止剖，可在HMI上設(shè)定PI算法的參數(shù)值腺阳。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集處理、風(fēng)機(jī)運(yùn)行和故障報(bào)警由PLC 和HMI 通過編制相應(yīng)的軟件來完成穿香。

　　2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　SIMATIC ProTool 是西門子公司推出的HMI組態(tài)軟件亭引，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(yùn)行系統(tǒng))。該軟件具有報(bào)警記錄皮获、報(bào)表打印焙蚓、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)議裸岁。本系統(tǒng)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了畫面設(shè)計(jì)葱山、通訊組態(tài)、報(bào)警設(shè)置胃余、安全保護(hù)設(shè)計(jì)等一系列應(yīng)用開發(fā)。

　　2.1 觸摸屏畫面設(shè)計(jì)
   
　　觸摸屏畫面設(shè)計(jì)不僅要求能實(shí)現(xiàn)所有的控制功能(輸入及顯示參數(shù)柑汇、存儲(chǔ)紀(jì)錄没撒、報(bào)警等)，而且要簡單明了豫狸，易于操作人員正確的執(zhí)行操作胆叁。考慮系統(tǒng)所需監(jiān)控的過程變量和實(shí)際功能赂裁，共組態(tài)了5 組畫面轻迹，下面介紹幾個(gè)基本畫面。

　≈蛐怼⑴主畫面
   
　　設(shè)計(jì)的監(jiān)控主畫面的最上部是勵(lì)磁電流實(shí)時(shí)顯示曲線祭昏，其下是兩個(gè)實(shí)時(shí)顯示勵(lì)磁電流、電壓數(shù)值的顯示框强挫。還有電流數(shù)值設(shè)定的輸入框岔霸，當(dāng)手按在這個(gè)位置時(shí)，可彈出數(shù)字選項(xiàng)框俯渤，方便對(duì)電流設(shè)定值的輸入呆细。該框的右邊有兩個(gè)微調(diào)健，每按動(dòng)一下八匠，可以進(jìn)行加1或減1的操作絮爷。在主控界面的下部是設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示框，該位置可實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的狀態(tài)(系統(tǒng)的開梨树、關(guān)坑夯、有無故障等信息)岖寞。監(jiān)控主畫面的右下角是功能選擇彈出菜單，主要由工作狀態(tài)欄渊涝、參數(shù)設(shè)定欄慎璧、報(bào)警記錄欄等組成。如圖2 所示跨释。

　　(2)溫度要捐、電流、電壓實(shí)時(shí)顯示
   
　　顯示時(shí)蝎疹，觸摸屏在每個(gè)時(shí)間單位（時(shí)鐘脈沖）內(nèi)一次只從PLC 讀取一個(gè)數(shù)字值抽述，并添加至操作單元上顯示所對(duì)應(yīng)的物理量值。該程序中組態(tài)3 組實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)边饿，每組顯示硅主元件的溫度使城、勵(lì)磁電流及電壓3 個(gè)模擬量。

　≈狄ā⑶參數(shù)設(shè)定
   
　　在本畫面中蛆骨，操作員可以對(duì)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟/ 停溫度，硅主元件超溫報(bào)警溫度和超溫跳閘溫度以及過流值裙澎、過壓值進(jìn)行設(shè)定洒妈，調(diào)整。具有最高級(jí)權(quán)限的操作員還可對(duì)PID算法中的參數(shù)()進(jìn)行設(shè)定,這樣可以很方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線的參數(shù)整定.

　∷遗怼⑷故障記錄
   
　　每當(dāng)有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生蛮碾，都會(huì)在觸摸屏界面上彈出報(bào)警消息窗口，同時(shí)報(bào)警燈閃爍跟狱。將報(bào)警消息進(jìn)行歸檔俭厚，再創(chuàng)建一畫面組態(tài)消息視圖，就可保存并顯示系統(tǒng)運(yùn)行以來的所有報(bào)警消息驶臊。提示報(bào)警號(hào)挪挤，報(bào)警產(chǎn)生的日期、時(shí)間关翎，報(bào)警產(chǎn)生的原因电禀，以及是否確認(rèn)等信息。

　　2.2 安全保護(hù)設(shè)計(jì)

　　ProTool 允許用戶使用口令來阻止其他未授權(quán)人員使用控件笤休，從而增加系統(tǒng)的安全性尖飞。ProTool 提供的口令級(jí)別從0 到9〉暄牛口令級(jí)0 不需輸入口令政基；口令級(jí)1至8，根據(jù)功能的重要性進(jìn)行分配闹啦；口令級(jí)9 僅授權(quán)于系統(tǒng)管理員沮明。針對(duì)安全管理和操作的需要辕坝，該系統(tǒng)中定義了系統(tǒng)管理員級(jí)即9 級(jí)和操作員1 級(jí)兩級(jí)口令。對(duì)PID參數(shù)設(shè)定需使用系統(tǒng)管理員級(jí)口令施式，其他操作酷卖，如溫度報(bào)警極限、開機(jī)軟啟動(dòng)時(shí)間等涎花，也要先輸入口令進(jìn)行登陸喊宿。輸入口令，觸摸“ 登陸”按鈕瞒酪，再觸摸其他功能按鈕荞宰，便可進(jìn)入等于或低于該口令級(jí)別的子畫面。子畫面操作完畢返回主畫面后测佛，觸摸“退出”按鈕度潜，則口令失效，再次進(jìn)入子畫面需重新輸入口令影凿。若沒有觸摸“ 退出”按鈕致殉，系統(tǒng)將在1min 后自動(dòng)撤銷口令。

圖2: 監(jiān)控主畫面

　　2.3 人機(jī)界面與PLC 之間的通訊

　　西門子人機(jī)界面與PLC之間的通訊方式有3 種： PPI(點(diǎn)到點(diǎn))通訊方式第勉，MPI(多點(diǎn)）通訊方式和PROFIBUS-DP 通訊方式逃铝。

　　該系統(tǒng)中采用MPI(多點(diǎn))通訊方式。由于MPI 接口是RS485 結(jié)構(gòu)螺句，PLC 與人機(jī)界面之間通過RS485 線相連，其傳輸速率為187.5k 波特率橡类。一個(gè)MPI 網(wǎng)可以有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)蛇尚，其地址是在S7-200 硬件組態(tài)中設(shè)置的。該系統(tǒng)中人機(jī)界面的MPI 地址為“1”顾画；CPU 的MPI 地址為“2”取劫。人機(jī)界面與過程之間通過PLC 利用變量進(jìn)行通訊。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)研侣。為此在組態(tài)中創(chuàng)建指向PLC 上某個(gè)地址的變量谱邪。觸摸屏從指定的地址中讀取該數(shù)值并顯示它。同樣的庶诡，操作員可以在觸摸屏上輸入將被寫入PLC 上某個(gè)地址的數(shù)據(jù)惦银。

　　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，并采用PLC 和觸摸屏的相應(yīng)軟件對(duì)各采樣值進(jìn)行控制末誓、處理扯俱，在溫度、電流酝凄、電壓的實(shí)時(shí)顯示食迈、數(shù)據(jù)記錄维似、報(bào)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(shí)時(shí)運(yùn)行溫度嘿惜，還可根據(jù)報(bào)警消息顺诽，快速的排除故障；借助歷史記錄坯公，管理人員還可對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分析韵披、查詢，可大大提高運(yùn)行管理水平坑搀。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)用笑院。

　　參考文獻(xiàn)：

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