觸摸屏在船舶電站監控系統中的應用

介紹觸摸屏在船舶電站監控系統中的應用。在船舶電站監控系統中,要求實時監控電站的運行狀態,在事故診斷中甚至要求查看過去幾個月來系統的運行數據作為分析判斷的依據,傳統的顯示界面如數碼管、液晶屏無論在顯示、操作、調試、數據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勢。它簡單易用,強大的功能及優異的穩定性使它非常適合用于環境條件惡劣的船舶自動化系統。

系統組成與工作原理

系統組成

船舶電站監控系統主要由五部分組成:PLC中央處理單元、自動并車單元、參數自動檢測單元、電源及TP270C觸摸屏等。在控制部分,選用SIEMENS的S7-300ＰＬＣ對系統運行參數進行快速、可靠的處理,并對柴油發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的數據交換地址的定義,實現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

船舶電站監控系統主要對船舶電站進行控制管理、參數檢測、故障報警及保護，實現在集控室對柴油發電機組實施集中控制。參數自動檢測單元對系統中所需的電量參數進行測量，如發電機電壓、電網電壓、發電機有功功率、發電機頻率、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據處理，處理后的數據送觸摸屏進行實時顯示。在觸摸屏上可顯示電網參數，如電網電壓、電網頻率等，通過友好的圖形界面，可以很直觀地了解電網的運行情況；可以顯示柴油發電機組的運行狀態和運行參數，通過一段時間的參數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，并根據需要隨時進行打印。在系統調試時，可直接從觸摸屏輸入模擬參數信號，方便調試人員進行調試。該系統中的數據采集處理、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，該系統由兩部分組成：ProTooL/ProTooL CS和用于過程可視化的運行系統軟件（例如ProTooL/ProRT）。兩個系統均可以在Windows98SE、WindowsMilleenium、WindowsNT4.0和WindowsXP。

操作系統上運行。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議。本系統在其基礎上進行了畫面設計、通訊組態、報警設置等一系列應用開發。

  畫面設計觸摸屏畫面設計不僅要求能實現所有的控制功能 （輸入及顯示參數、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行操作。考慮系統所需監控的過程變量和實際功能，共組態了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，顯示當前的時間，右下角為頁面區，顯示當前頁數。上半部分采用文本框的方式對電網情況進行實時顯示；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三臺柴油發電機組、電網和岸電的運行情況，使用棒圖突出三臺柴油發電機組當前的功率參數。在程序運行時，文本框中的值可動態顯示。

（2）機組顯示運行頁面

實時地顯示當前機組運行狀態，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）機組運行參數頁面

實時地顯示當前機組運行參數，如工作電流、工作電壓、工作頻率、功率因數、有功功率等，同時，也能以正常情況下隱藏、故障情況下出現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4組實時趨勢頁面，分別顯示柴油發電機組的功率、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，創建畫面組態消息視圖，可以保存并顯示系統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

創建調試頁面，在進行系統調試時，調試人員可以對系統運行參數，如電網電壓、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，又是數據通訊接口，使用S7協議（主要用于較近距離的數據通訊）。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網可以有多個網絡節點，其地址是在S7-300硬件組態中設置的。該系統中觸摸屏的MPI地址為 “1”；CPU的MP地址為“3”。觸摸屏與監控系統之間通過PLC利用變量進行通訊．通常在PLC和操作單元之間交換的數據為過程數據，為此在組態中創建指向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上某個地址的數據。

    在船舶電站監控系統中將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，在運行參數的實時顯示、數據記錄、實時趨勢圖、報警等方面具有很大的優越性。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據進行分析、查詢，為電站保護、電力系統分析及規劃等方面提供重要的依據，大大提高了運行管理水平和船舶電站的可靠性。

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