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 上相关元件对应的暂存器对PLC 存储单元的读写。
图1 系统控制结构
1.2 工作原理
可控硅整流输出直流电压，0～45V连续可调；输出直流电流，0～1600A连续可调。由传感器对主路硅元件的温度进行采样，所测温度信号经放大和A/ D 转换后送PLC，利用软件进行数据处理，处理后的数据送HMI进行实时显示。在HMI 上设置超温报警及超温跳闸温度限定值。当主路硅元件温度过高，超过限定值时，PLC 将输出超温报警信号和超温跳闸信号，并在HMI 上显示出具体信息。同时对励磁线圈的电流和电压进行精确的PI控制，可在HMI上设定PI算法的参数值。该系统中的数据采集处理、风机运行和故障报警由PLC 和HMI 通过编制相应的软件来完成。
2 系统的软件设计
SIMATIC ProTool 是西门子公司推出的HMI组态软件，该软件由2 部分组成： ProToolCS（组态系统）和用于过程可视化的ProTool RT（运行系统）。该软件具有报警记录、报表打印、趋势曲线等多种功能，并支持除Siemens之外的第三方制造商的通讯协议。本系统在其基础上进行了画面设计、通讯组态、报警设置、安全保护设计等一系列应用开发。
2.1 触摸屏画面设计
触摸屏画面设计不仅要求能实现所有的控制功能（输入及显示参数、存储纪录、报警等），而且要简单明了，易于操作人员正确的执行操作。考虑系统所需监控的过程变量和实际功能，共组态了5 组画面，下面介绍几个基本画面。
⑴主画面
设计的监控主画面的最上部是励磁电流实时显示曲线，其下是两个实时显示励磁电流、电压数值的显示框。还有电流数值设定的输入框，当手按在这个位置时，可弹出数字选项框，方便对电流设定值的输入。该框的右边有两个微调健，每按动一下，可以进行加1或减1的操作。在主控界面的下部是设备运行状态显示框，该位置可实时显示系统的状态（系统的开、关、有无故障等信息）。监控主画面的右下角是功能选择弹出菜单，主要由工作状态栏、参数设定栏、报警记录栏等组成。如图2 所示。
