1 系统组成与工作原理
1.1 系统组成
系统由5部分组成：变送器、PLC主机、模拟量输入输出模块、触摸屏、可控硅整流部分等组成，系统控制结构如图1所示。在控制部分，选用SIEMENS 的S7-200 PLC 对采样信号进行快速、可靠的处理，编程软件为STEP 7-MicroWIN 32 V3.2；选用SIEMENS 的TP270B触摸式人机界面（HMI）对实时温度值和各种故障信息进行显示、记录，组态软件为SIMATIC Pro-Tool V6.0。HMI 和PLC 之间采用MPI（ 多点）通讯方式，通过对HMI 画面上所设元件属性和与PLC 的数据交换地址的定义，实现HMI 上
在工业电子领域，人机界面（Human Machine Interface, HMI）的应用越来越广泛，尤其是在智能化可控硅整流装置中。本文将深入探讨HMI在这一系统中的核心作用，以及与PLC（可编程逻辑控制器）的集成，以实现高效、安全的工业自动化控制。
1. **系统构成与工作原理**
系统由五个主要部分组成：变送器、PLC主机、模拟量输入输出模块、触摸屏以及可控硅整流部分。采用西门子的S7-200 PLC作为核心控制器，其编程软件为STEP 7-MicroWIN 32 V3.2，能够快速、准确地处理采样信号。同时，选用西门子TP270B触摸屏作为人机交互界面，配备SIMATIC Pro-Tool V6.0组态软件，用于实时显示温度值和故障信息。HMI与PLC之间的通信方式为MPI，通过定义HMI元件属性和PLC数据交换地址，实现数据的双向传输。
在工作原理上，可控硅整流器提供连续可调的直流电压和电流。温度传感器采集主路硅元件的温度，经过放大和A/D转换后送入PLC进行数据处理。当温度超出预设限值时，PLC会发送报警信号至HMI，并执行超温跳闸。同时，通过精确的PI控制，可以调整励磁线圈的电流和电压。整个系统的数据采集、风机控制和故障报警均依赖于PLC和HMI的协同工作。
2. **系统软件设计**
SIMATIC ProTool是西门子的HMI组态软件，包括ProTool CS（组态系统）和ProTool RT（运行系统），具备丰富的功能如报警记录、报表打印和趋势曲线等，且兼容第三方通讯协议。系统开发涉及以下方面：
- **触摸屏画面设计**：设计时需兼顾控制功能和易用性，例如主画面包括励磁电流曲线、实时数值显示、电流设定、设备状态和功能选择菜单等。
- **实时数据显示**：触摸屏周期性地从PLC获取数据，实时显示温度、电流和电压值。
- **参数设定**：允许操作员设定风机启停温度、超温报警和跳闸温度，以及过流和过压值。高级操作员还可以调整PID参数，实现在线参数整定。
- **故障记录**：记录所有报警信息，包括报警号、日期时间、原因和确认状态，确保故障追踪和处理。
- **安全保护设计**：通过口令管理增强安全性，不同级别的口令对应不同的操作权限，防止未经授权的访问。
HMI在工业电子的智能化可控硅整流装置中扮演着至关重要的角色，它提供了直观的用户界面，简化了操作流程，增强了系统的监控能力和故障处理效率，同时也提升了系统的安全性和稳定性。这种结合了先进技术和人性化设计的解决方案，对于优化工业生产过程、提高自动化水平具有显著的价值。
