觸摸屏在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

介紹觸摸屏在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中,要求實(shí)時(shí)監(jiān)控電站的運(yùn)行狀態(tài),在事故診斷中甚至要求查看過(guò)去幾個(gè)月來(lái)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)作為分析判斷的依據(jù),傳統(tǒng)的顯示界面如數(shù)碼管、液晶屏無(wú)論在顯示、操作、調(diào)試、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上都存在自身的缺陷,而觸摸屏在這一方面就顯示出了極大的優(yōu)勢(shì)。它簡(jiǎn)單易用,強(qiáng)大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于環(huán)境條件惡劣的船舶自動(dòng)化系統(tǒng)。

系統(tǒng)組成與工作原理

系統(tǒng)組成

船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)主要由五部分組成:PLC中央處理單元、自動(dòng)并車單元、參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)單元、電源及TP270C觸摸屏等。在控制部分,選用SIEMENS的S7-300ＰＬＣ對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行快速、可靠的處理,并對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行有效的控制；在人機(jī)界面(HMI)部分,選用SIEMENS的TP170觸摸屏對(duì)電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和各種故障信息進(jìn)行顯示、記錄。觸摸屏和PLC之間采用MPI（多點(diǎn)）通訊方式,通過(guò)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,實(shí)現(xiàn)觸摸屏上相關(guān)元件對(duì)應(yīng)的暫存器對(duì)PLC存儲(chǔ)單元的讀寫。

工作原理

船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)船舶電站進(jìn)行控制管理、參數(shù)檢測(cè)、故障報(bào)警及保護(hù)，實(shí)現(xiàn)在集控室對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組實(shí)施集中控制。參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)單元對(duì)系統(tǒng)中所需的電量參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，如發(fā)電機(jī)電壓、電網(wǎng)電壓、發(fā)電機(jī)有功功率、發(fā)電機(jī)頻率、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速等，并將信號(hào)輸入到PLC中央處理單元的模擬量輸入模塊中。

PLC中央處理單元利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)送觸摸屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。在觸摸屏上可顯示電網(wǎng)參數(shù)，如電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率等，通過(guò)友好的圖形界面，可以很直觀地了解電網(wǎng)的運(yùn)行情況；可以顯示柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)一段時(shí)間的參數(shù)曲線圖可以了解機(jī)組近一段時(shí)間的運(yùn)行情況。在觸摸屏上還可以記錄各種報(bào)警信息及故障發(fā)生的時(shí)間，必要時(shí)，可在觸摸屏上輸入時(shí)間條件進(jìn)行查詢，并根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行打印。在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，可直接從觸摸屏輸入模擬參數(shù)信號(hào)，方便調(diào)試人員進(jìn)行調(diào)試。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集處理、電站運(yùn)行和故障報(bào)警由PLC和觸摸屏通過(guò)編制相應(yīng)的軟件來(lái)完成。

觸摸屏的軟件設(shè)計(jì)

TP270的軟件設(shè)計(jì)使用西門子公司推出的SIMATICroTooL 系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩部分組成：ProTooL/ProTooL CS和用于過(guò)程可視化的運(yùn)行系統(tǒng)軟件（例如ProTooL/ProRT）。兩個(gè)系統(tǒng)均可以在Windows98SE、WindowsMilleenium、WindowsNT4.0和WindowsXP。

操作系統(tǒng)上運(yùn)行。該軟件具有報(bào)警記錄、報(bào)表打印、趨勢(shì)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。本系統(tǒng)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了畫面設(shè)計(jì)、通訊組態(tài)、報(bào)警設(shè)置等一系列應(yīng)用開發(fā)。

  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)、存儲(chǔ)紀(jì)錄、報(bào)警、打印等 ），而且要簡(jiǎn)單明了，易于操作人員正確的執(zhí)行操作�？紤]系統(tǒng)所需監(jiān)控的過(guò)程變量和實(shí)際功能，共組態(tài)了16組畫面，下面介紹幾個(gè)基本畫面。

（1）主畫面

主畫面的右上角為時(shí)間區(qū)，顯示當(dāng)前的時(shí)間，右下角為頁(yè)面區(qū)，顯示當(dāng)前頁(yè)數(shù)。上半部分采用文本框的方式對(duì)電網(wǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；下半部分采用圖形顯示的方式，通過(guò)動(dòng)畫和圖形顏色的變化直觀的體現(xiàn)三臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組、電網(wǎng)和岸電的運(yùn)行情況，使用棒圖突出三臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組當(dāng)前的功率參數(shù)。在程序運(yùn)行時(shí)，文本框中的值可動(dòng)態(tài)顯示。

（2）機(jī)組顯示運(yùn)行頁(yè)面

實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)，如機(jī)組控制部位、冷卻水溫度、滑油壓力、滑油溫度等，并以正常情況下隱藏、故障情況下出現(xiàn)的方式顯示機(jī)組當(dāng)前的故障報(bào)警，以便更加及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行處理和響應(yīng)。

（3）機(jī)組運(yùn)行參數(shù)頁(yè)面

實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，如工作電流、工作電壓、工作頻率、功率因數(shù)、有功功率等，同時(shí)，也能以正常情況下隱藏、故障情況下出現(xiàn)的方式顯示機(jī)組當(dāng)前的故障報(bào)警。

（4）實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖

實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖用于在線顯示較慢而連續(xù)的過(guò)程變量。顯示時(shí)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)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)趨勢(shì)值，并添加至操作單元上顯示趨勢(shì)。該程序中共組態(tài)4組實(shí)時(shí)趨勢(shì)頁(yè)面，分別顯示柴油發(fā)電機(jī)組的功率、電流、電壓、頻率曲線。每組顯示1＃、2＃和3＃機(jī)組的同一個(gè)運(yùn)行參數(shù)的3個(gè)變量的曲線，每個(gè)變量每10S讀取一次，曲線同時(shí)顯示360點(diǎn)。

（5）故障記錄

每當(dāng)有報(bào)警信號(hào)產(chǎn)生，在觸摸屏界面最上行的公共頁(yè)面上，都會(huì)以滾動(dòng)的方式顯示當(dāng)前最新的故障報(bào)警消息，同時(shí)位于觸摸屏主畫面上的報(bào)警燈閃爍。將報(bào)警消息進(jìn)行歸檔，創(chuàng)建畫面組態(tài)消息視圖，可以保存并顯示系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)的所有報(bào)警消息．提示報(bào)警產(chǎn)生的日期、時(shí)間，報(bào)警哪個(gè)故障，以及是否確認(rèn)等信息。

（6）調(diào)試頁(yè)面

創(chuàng)建調(diào)試頁(yè)面，在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，調(diào)試人員可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，如電網(wǎng)電壓、機(jī)組轉(zhuǎn)速、有功功率等進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整。

 觸摸屏與plc 之間的通訊

TP270觸摸屏與 PLC之間的通訊方式有 3種：PPI（點(diǎn)到點(diǎn) ）通訊方式，MPI（多點(diǎn) ）通訊方式和PRO-FIBUSDP通訊方式。該系統(tǒng)中采用MPI（多點(diǎn) ）通訊方式。

S7-300PLC上有一標(biāo)準(zhǔn)化的MPI接口，它既是編程接口，又是數(shù)據(jù)通訊接口，使用S7協(xié)議（主要用于較近距離的數(shù)據(jù)通訊）。由于MPI接口是RS485結(jié)構(gòu)，PLC與觸摸屏之間通RS485線相連，其傳輸速率為187.5k波特率．一個(gè)MPI網(wǎng)可以有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其地址是在S7-300硬件組態(tài)中設(shè)置的。該系統(tǒng)中觸摸屏的MPI地址為 “1”；CPU的MP地址為“3”。觸摸屏與監(jiān)控系統(tǒng)之間通過(guò)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(guò)程數(shù)據(jù)，為此在組態(tài)中創(chuàng)建指向PLC上某個(gè)地址的變量。觸摸屏從指定的地址中讀取該數(shù)值并顯示它。同樣調(diào)試人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)。

    在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)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、處理，在運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖、報(bào)警等方面具有很大的優(yōu)越性。操作人員不僅能方便地觀察和掌握船舶電站的運(yùn)行情況，還可根據(jù)報(bào)警消息快速地排除故障；借助歷史記錄，管理人員還可對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、查詢，為電站保護(hù)、電力系統(tǒng)分析及規(guī)劃等方面提供重要的依據(jù)，大大提高了運(yùn)行管理水平和船舶電站的可靠性。

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