觸摸屏在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

介紹觸摸屏在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中,要求實時監(jiān)控電站的運行狀態(tài),在事故診斷中甚至要求查看過去幾個月來系統(tǒng)的運行數(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、液晶屏無論在顯示、操作、調試、數(shù)據(jù)存儲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。它簡單易用,強大的功能及優(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、自動并車單元、參數(shù)自動檢測單元、電源及TP270C觸摸屏等。在控制部分,選用SIEMENS的S7-300ＰＬＣ對系統(tǒng)運行參數(shù)進行快速、可靠的處理,并對柴油發(fā)電機組進行有效的控制；在人機界面(HMI)部分,選用SIEMENS的TP170觸摸屏對電站的實時運行參數(shù)和各種故障信息進行顯示、記錄。觸摸屏和PLC之間采用MPI（多點）通訊方式,通過對HMI畫面上所設元件屬性和與PLC的數(shù)據(jù)交換地址的定義,實現(xiàn)觸摸屏上相關元件對應的暫存器對PLC存儲單元的讀寫。

工作原理

船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)主要對船舶電站進行控制管理、參數(shù)檢測、故障報警及保護，實現(xiàn)在集控室對柴油發(fā)電機組實施集中控制。參數(shù)自動檢測單元對系統(tǒng)中所需的電量參數(shù)進行測量，如發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓、發(fā)電機有功功率、發(fā)電機頻率、柴油機轉速等，并將信號輸入到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行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)送觸摸屏進行實時顯示。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，通過友好的圖形界面，可以很直觀地了解電網(wǎng)的運行情況；可以顯示柴油發(fā)電機組的運行狀態(tài)和運行參數(shù)，通過一段時間的參數(shù)曲線圖可以了解機組近一段時間的運行情況。在觸摸屏上還可以記錄各種報警信息及故障發(fā)生的時間，必要時，可在觸摸屏上輸入時間條件進行查詢，并根據(jù)需要隨時進行打印。在系統(tǒng)調試時，可直接從觸摸屏輸入模擬參數(shù)信號，方便調試人員進行調試。該系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集處理、電站運行和故障報警由PLC和觸摸屏通過編制相應的軟件來完成。

觸摸屏的軟件設計

TP270的軟件設計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和用于過程可視化的運行系統(tǒng)軟件（例如ProTooL/ProRT）。兩個系統(tǒng)均可以在Windows98SE、WindowsMilleenium、WindowsNT4.0和WindowsXP。

操作系統(tǒng)上運行。該軟件具有報警記錄、報表打印、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。本系統(tǒng)在其基礎上進行了畫面設計、通訊組態(tài)、報警設置等一系列應用開發(fā)。

  畫面設計觸摸屏畫面設計不僅要求能實現(xiàn)所有的控制功能 （輸入及顯示參數(shù)、存儲紀錄、報警、打印等 ），而且要簡單明了，易于操作人員正確的執(zhí)行操作。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16組畫面，下面介紹幾個基本畫面。

（1）主畫面

主畫面的右上角為時間區(qū)，顯示當前的時間，右下角為頁面區(qū)，顯示當前頁數(shù)。上半部分采用文本框的方式對電網(wǎng)情況進行實時顯示；下半部分采用圖形顯示的方式，通過動畫和圖形顏色的變化直觀的體現(xiàn)三臺柴油發(fā)電機組、電網(wǎng)和岸電的運行情況，使用棒圖突出三臺柴油發(fā)電機組當前的功率參數(shù)。在程序運行時，文本框中的值可動態(tài)顯示。

（2）機組顯示運行頁面

實時地顯示當前機組運行狀態(tài)，如機組控制部位、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)的方式顯示機組當前的故障報警，以便更加及時準確地進行處理和響應。

（3）機組運行參數(shù)頁面

實時地顯示當前機組運行參數(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，也能以正常情況下隱藏、故障情況下出現(xiàn)的方式顯示機組當前的故障報警。

（4）實時趨勢圖

實時趨勢圖用于在線顯示較慢而連續(xù)的過程變量。顯示時，實時趨勢在每個時間單位 （時鐘脈沖）內一次只從PLC讀取一個趨勢值，并添加至操作單元上顯示趨勢。該程序中共組態(tài)4組實時趨勢頁面，分別顯示柴油發(fā)電機組的功率、電流、電壓、頻率曲線。每組顯示1＃、2＃和3＃機組的同一個運行參數(shù)的3個變量的曲線，每個變量每10S讀取一次，曲線同時顯示360點。

（5）故障記錄

每當有報警信號產生，在觸摸屏界面最上行的公共頁面上，都會以滾動的方式顯示當前最新的故障報警消息，同時位于觸摸屏主畫面上的報警燈閃爍。將報警消息進行歸檔，創(chuàng)建畫面組態(tài)消息視圖，可以保存并顯示系統(tǒng)運行以來的所有報警消息．提示報警產生的日期、時間，報警哪個故障，以及是否確認等信息。

（6）調試頁面

創(chuàng)建調試頁面，在進行系統(tǒng)調試時，調試人員可以對系統(tǒng)運行參數(shù)，如電網(wǎng)電壓、機組轉速、有功功率等進行設定和調整。

 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（點到點 ）通訊方式，MPI（多點 ）通訊方式和PRO-FIBUSDP通訊方式。該系統(tǒng)中采用MPI（多點 ）通訊方式。

S7-300PLC上有一標準化的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結構，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MPI網(wǎng)可以有多個網(wǎng)絡節(jié)點，其地址是在S7-300硬件組態(tài)中設置的。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PLC利用變量進行通訊．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)，為此在組態(tài)中創(chuàng)建指向PLC上某個地址的變量。觸摸屏從指定的地址中讀取該數(shù)值并顯示它。同樣調試人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)。

    在船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)中將PLC和觸摸顯示屏結合在一起，并采用PLC和觸摸屏的相應軟件對各采樣值進行控制、處理，在運行參數(shù)的實時顯示、數(shù)據(jù)記錄、實時趨勢圖、報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行情況，還可根據(jù)報警消息快速地排除故障；借助歷史記錄，管理人員還可對重要數(shù)據(jù)進行分析、查詢，為電站保護、電力系統(tǒng)分析及規(guī)劃等方面提供重要的依據(jù)，大大提高了運行管理水平和船舶電站的可靠性。

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