触摸屏在船舶电站监控系统中的应用
介绍触摸屏在船舶电站监控系统中的应用。在船舶电站监控系统中,要求实时监控电站的运行状态,在事故诊断中甚至要求查看过去几个月来系统的运行数据作为分析判断的依据,传统的显示界面如数码管、液晶屏无论在显示、操作、调试、数据存储上都存在自身的缺陷,而触摸屏在这一方面就显示出了极大的优势。它简单易用,强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于环境条件恶劣的船舶自动化系统。
系统组成与工作原理
系统组成
船舶电站监控系统主要由五部分组成:PLC中央处理单元、自动并车单元、参数自动检测单元、电源及TP270C触摸屏等。在控制部分,选用SIEMENS的S7-300ＰＬＣ对系统运行参数进行快速、可靠的处理,并对柴油发电机组进行有效的控制；在人机界面(HMI)部分,选用SIEMENS的TP170触摸屏对电站的实时运行参数和各种故障信息进行显示、记录。触摸屏和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,实现触摸屏上相关元件对应的暂存器对PLC存储单元的读写。
工作原理
船舶电站监控系统主要对船舶电站进行控制管理、参数检测、故障报警及保护，实现在集控室对柴油发电机组实施集中控制。参数自动检测单元对系统中所需的电量参数进行测量，如发电机电压、电网电压、发电机有功功率、发电机频率、柴油机转速等，并将信号输入到PLC中央处理单元的模拟量输入模块中。
PLC中央处理单元利用软件进行数据处理，处理后的数据送触摸屏进行实时显示。在触摸屏上可显示电网参数，如电网电压、电网频率等，通过友好的图形界面，可以很直观地了解电网的运行情况；可以显示柴油发电机组的运行状态和运行参数，通过一段时间的参数曲线图可以了解机组近一段时间的运行情况。在触摸屏上还可以记录各种报警信息及故障发生的时间，必要时，可在触摸屏上输入时间条件进行查询，并根据需要随时进行打印。在系统调试时，可直接从触摸屏输入模拟参数信号，方便调试人员进行调试。该系统中的数据采集处理、电站运行和故障报警由PLC和触摸屏通过编制相应的软件来完成。
触摸屏的软件设计
TP270的软件设计使用西门子公司推出的SIMATICroTooL 系统，该系统由两部分组成：ProTooL/ProTooL CS和用于过程可视化的运行系统软件（例如ProTooL/ProRT）。两个系统均可以在Windows98SE、WindowsMilleenium、WindowsNT4.0和WindowsXP。
操作系统上运行。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、报警设置等一系列应用开发。
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、打印等 ），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16组画面，下面介绍几个基本画面。
（1）主画面
主画面的右上角为时间区，显示当前的时间，右下角为页面区，显示当前页数。上半部分采用文本框的方式对电网情况进行实时显示；下半部分采用图形显示的方式，通过动画和图形颜色的变化直观的体现三台柴油发电机组、电网和岸电的运行情况，使用棒图突出三台柴油发电机组当前的功率参数。在程序运行时，文本框中的值可动态显示。
（2）机组显示运行页面
实时地显示当前机组运行状态，如机组控制部位、冷却水温度、滑油压力、滑油温度等，并以正常情况下隐藏、故障情况下出现的方式显示机组当前的故障报警，以便更加及时准确地进行处理和响应。
（3）机组运行参数页面
实时地显示当前机组运行参数，如工作电流、工作电压、工作频率、功率因数、有功功率等，同时，也能以正常情况下隐藏、故障情况下出现的方式显示机组当前的故障报警。
（4）实时趋势图
实时趋势图用于在线显示较慢而连续的过程变量。显示时，实时趋势在每个时间单位 （时钟脉冲）内一次只从PLC读取一个趋势值，并添加至操作单元上显示趋势。该程序中共组态4组实时趋势页面，分别显示柴油发电机组的功率、电流、电压、频率曲线。每组显示1＃、2＃和3＃机组的同一个运行参数的3个变量的曲线，每个变量每10S读取一次，曲线同时显示360点。
（5）故障记录
每当有报警信号产生，在触摸屏界面最上行的公共页面上，都会以滚动的方式显示当前最新的故障报警消息，同时位于触摸屏主画面上的报警灯闪烁。将报警消息进行归档，创建画面组态消息视图，可以保存并显示系统运行以来的所有报警消息．提示报警产生的日期、时间，报警哪个故障，以及是否确认等信息。
（6）调试页面
创建调试页面，在进行系统调试时，调试人员可以对系统运行参数，如电网电压、机组转速、有功功率等进行设定和调整。
触摸屏与plc 之间的通讯
TP270触摸屏与 PLC之间的通讯方式有 3种：PPI（点到点 ）通讯方式，MPI（多点 ）通讯方式和PRO-FIBUSDP通讯方式。该系统中采用MPI（多点 ）通讯方式。
S7-300PLC上有一标准化的MPI接口，它既是编程接口，又是数据通讯接口，使用S7协议（主要用于较近距离的数据通讯）。由于MPI接口是RS485结构，PLC与触摸屏之间通RS485线相连，其传输速率为187.5k波特率．一个MPI网可以有多个网络节点，其地址是在S7-300硬件组态中设置的。该系统中触摸屏的MPI地址为 “1”；CPU的MP地址为“3”。触摸屏与监控系统之间通过PLC利用变量进行通讯．通常在PLC和操作单元之间交换的数据为过程数据，为此在组态中创建指向PLC上某个地址的变量。触摸屏从指定的地址中读取该数值并显示它。同样调试人员可以在触摸屏上输入将被写入PLC上某个地址的数据。
在船舶电站监控系统中将PLC和触摸显示屏结合在一起，并采用PLC和触摸屏的相应软件对各采样值进行控制、处理，在运行参数的实时显示、数据记录、实时趋势图、报警等方面具有很大的优越性。操作人员不仅能方便地观察和掌握船舶电站的运行情况，还可根据报警消息快速地排除故障；借助历史记录，管理人员还可对重要数据进行分析、查询，为电站保护、电力系统分析及规划等方面提供重要的依据，大大提高了运行管理水平和船舶电站的可靠性。
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