组态软件在船舶监控系统中的应用

笪月君

(镇江四洋电器有限公司，江苏 镇江 212003)

组态软件最突出的特点是实时多任务，数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通讯等多个任务可在同一台计算机上同时运行。自动化工程设计技术人员在组态软件中只需填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象，如:温度表、电机、趋势曲线、转速仪表、报表等形象地画出来，通过内部数据连接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化后直接会带动被控对象的属性发生变化。若要对应用系统进行修改，也十分方便，这就是组态软件的方便性。本系统就是基于iFIX组态而设计的船舶机舱监控系统。

1 系统组成与硬件配置

图1为系统总体结构框图。系统由2台上位机服务器、2台客户机、1只2 kW的不间断电源、模拟量、热电阻和开关量输入、输出数据采集模块、Modicon M340 BMX P342020内置以太网络/USB网络通讯接口、8口集线器(HUB)和打印机等组成。每台计算机连成1个局域网，可以互通信息和网络打印。

2 控制系统通讯接口连接和设置

系统采用近几年已经非常成熟的以太网络(Ethernet)/USB网络通讯网关以及8口集线器(HUB)组成的网络系统，可运行于基于TCP/IP网络协议的网上，能够实现上、下位机以及更高层次的厂级连网。上位机作为服务器可以和以太网网络系统的其他计算机进行数据交换，共同完成整个船舶航行的信息管理系统(MIS)。TCP/IP网络协议还提供了在不同硬件体系结构和操作系统的计算机组成的网络上进行通信的能力。服务器通过TCP/IP网络协议可以和多个远程计算机(即远程节点)进行通讯。下端采用远程数据采集模块完成各种参量的采集，为减小信号损耗，数据采集模块可放在现场。各个模块到上位机只有1根屏蔽双绞线，并且布线距离可达几公里。上位机的人机界面，采用图形界面，支持分布式历史数据库和分布式报警系统。本系统的网络结构是一种柔性结构，可以将整个应用程序分配给多个服务器，如指定报警服务器和历史数据记录服务器，这样可以提高项目的整体容量结构并改善系统的性能。

图1 控制系统示意图

3 数据采集系统与外围接线图

图2为模拟量数据采集单元(部分案例)与系统的接线图。本系统需采集压缩机滑油压力、扫气室压力、CPP艉轴轴承温度、齿轮箱温度等32路模拟信号，图中，ART－0414模块是M340系列一个带有4路输入的多范围热电阻输入采集模块，输入类型为热电阻，这些输入之间相互隔离，模块精度15位。AMI－0410模块是M340系列一种高电平的4路差分模拟量输入模块，输入类型为电流、电压。该模块与传感器或发射器配合使用，可执行监控、测量和连续过程控制等功能，可实现－20mA～+20mA、－5V～+5V的测量范围。AMI－0410模块在电压输入下工作，包含4个读取电阻器与端子连接以执行电流输入，其精度为16位。同样系统中还大量使用了M340系列的其他模块，如32路输入通道的开关量信号采集模块DDI3202K，用于对船舶锅炉水位、舵机失电、舵机断相、舵机过滤器堵塞、机舱污水井水位高等124个开关量信号的采集;使用了继电器输出模块DRA1605，用于对18个继电器进行控制;使用了4通道热电阻输入模块ART－0414，对4个热源温度信号进行采集。

这些模块都是基于TCP/IP网络协议网络的数据采集和控制模块，通过Modicon M340 BMX P342020内置以太网络，每台计算机经8口HUB与模块相连，由命令实现远程控制。

图2 模拟量采集模块与接线

4 数据采集的工作过程及监控参数

监测报警系统监视主机、辅机等系统的热工参数，测量液位和监视各种设备、系统的运行状态。该系统由输入模块完成现场数据的采集，并将数据通过数据以太网通信送至主微机进行显示报警。屏幕上显示每个测点的编号、名称、设定值、单位及实际测量值，若超过上下限报警时，即以红色指示灯闪光显示并配以声响，以示报警。应答(消音)后平光显示报警。实测值在屏幕上动态刷新。模拟二次仪表显示，可以把用户需要的模拟量以表的形式显示，仪表的下方有该测点的具体数值显示、名称显示。系统通讯口状态显示，输出口状态显示。报警历史自动存档于硬盘中。在设计过程中，船东对界面有其他要求时应按要求更改。应急记录数据存档于监视台平板电脑硬盘中，正常数据10 min存1次，记录了全部历史数据，可方便检索。该系统具有即时打印、选择打印、报警自动打印功能。当出现新的报警点时，屏幕上立即自动显示所有未经确认的报警点。具体过程示意图如图3和图4所示。

图3 运行时的画面

iFIX组态软件带有Modbus Ethernet I/O驱动程序，iFIX软件通过I/O驱动程序从配置了IP地址的RTU组件Modicon M340 BMX P342020中，将现场数据采集到驱动器映像表(DIT)的指定地址，扫描报警控制(SAC)读入从DIT来的数据，进行处理并且将其送入过程数据库(PDB)。内部数据库从PDB中读取数据并且传输给要求数据的应用软件。

5 结语

在本监控系统中，画面开发应用程序时大幅缩短开发时间并减少工作量。另外，VBA可灵活运用、搜索和修改iFIX应用程序的数据，iFIX组态软件与局域网得到了完善结合，监控数据得到共享，只需对VB语言有一些基本了解，无需编写大量程序，节省了开发时间。系统经测试和运行表明，该系统能够准确实时地传递数据，同时能将现场数据以Excel报表形式直观给出，系统运行稳定可靠，抗干扰能力强，操作方便。

［1］宋伯生.可编程控制及编程［M］.北京:中国电力出版社，2008.

［2］阮友得.电气控制与PLC实训教材［M］.北京:人民邮电出版社，2006.