基于倍福控制器的船舶电站管理系统人机交互界面开发

沈 虹，邹 宁，杨 光

基于倍福控制器的船舶电站管理系统人机交互界面开发

沈 虹，邹 宁，杨 光

(大连测控技术研究所，大连 116013)

基于PC自动化新技术的倍福（BECKOFF）控制器已逐步应用于船舶电站控制领域。BECKOFF控制器的编程软件TWINCAT 3包含有丰富的功能。本文通过TWINCAT 3软件实现船舶能量管理系统的人机交互界面（HMI）开发。同时在控制器CX9020上验证了人机交互界面的有效性及实用性。

倍福 TWINCAT3 人机交互界面

0 引言

德国倍福自动化有限公司（Beckhoff）的总部位于德国威尔市。公司始终以基于PC的自动化新技术作为发展理念，所生产的工业PC、现场总线模块、驱动产品和TwinCAT自动化软件构成了一套完整的、相互兼容的控制系统，可为各个工控领域提供开放式自动化系统和完整的解决方案。

TwinCAT3是基于PC的控制软件并且它开启了一个新的时代，是倍福公司历史上又一个里程碑。特别是在高效的工程领域中将模块化思想以及其灵活的软件架构，融入到整个平台[2-3]。

倍福控制器以其优越的性能，已逐步应用于船舶电站领域，人机交互界面是船舶电站的重要组成部分，通过人机交互界面，操作人员可以查询发电机组参数状态，当前报警及历史报警记录，同时在不同模式下，可直接在屏上进行各种操作。本文依据倍福控制器的编程软件TWINCAT3，结合船舶电站对人机交互界面的功能要求，设计出适用于船舶电站的人机交互界面软件。并通过倍福控制器及触摸屏验证了软件的有效性及实用性。

1 TWINCAT3中HMI功能

TWINCAT3软件中自带有HMI可视化编程功能，其中包含有页面创建及各类控件可供使用，主要介绍以下几类基本功能：

1.1 页面创建

新建一个PLC项目，把这个新项目展开找到VISUS，右击Add一个的可视化项目Visualization，取名完成后点击OPEN。

1.2 页面设计

打开visualization会直接进入编辑界面，画最右侧会出现工具栏，其中包含两个选项卡toolbox和properties，可以进行控件选择和属性调整TWINCAT3中包含有比较丰富的控件库，如基本的形状控件，显示控件，展示框等。控件的属性框中可以设置不同的格式，同时也可以在项目中创建脚本程序以实现控件的各类状态。

2 船舶电站人机界面设计

2.1 机组状态显示

船舶电站一般包含有多台发电机组，人机界面上需要实时显示各台机组的状态，一般包含有频率，功率，电压，电流，功率因数等基本信息。如图1所示。

图1 状态显示界面示意图

2.2 报警及历史记录

船舶电站在运行过程中如果发生了报警或者故障，人机交互界面上需要显示出当前报警信息及历史报警记录，且历史报警记录需有掉电保持的功能，倍福控制器中含有TABEL控件，结合PLC的编程功能，可编写当前报警及历史报警记录的脚本。

2.3 电站概览显示

在人机交互界面上可通过主页观察全船电站状态，包含有发电机组在网状态，发电机组功率、电压、频率等信息，母联开关合闸状态，以及推进和其他日用负载的相关信息。通过改变控件属性改变线条的颜色展示全船用电情况，如图2所示。

2.4 开关控制界面

在手动模式下，通过开关控制界面，可在触摸屏上进行发电机组开关，母联开关以及各类负载的开关和分闸的操作，如图3所示。

图2 电站概览界面示意图

图3 开关控制界面示意图

3 结束语

本文结合船舶电站对人机交互界面的要求，基于倍福控制器利用TWINCAT3软件开发了船舶电站能量管理系统的人机交互界面。利用控制器CX9020及触摸屏验证了人机交互界面软件的有效性及实用性。

[1] 张明琰. 基于IPC的Beckoff－CX1020PLC在ZJ17 卷烟机上的应用[J]. 工业控制计算机, 2013.

[2] 郇极. 工业以太网EtherCAT冗余和热插拔技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2009.

Development of Man-Machine Interface of Ship Power Station Management System Based on Beckoff Controller

Shen Hong, Zou Ning, Yang Guang

(Dalian Institute of Measurement and Control Technology, Dalian 116013, Liaoning, China)

39020

3

TM612

A

1003-4862（2019）05-0063-02

2019-02-22

沈虹（1974-），女，工程师。研究方向：船舶与海洋工程。E-mail: 13941199880@163.com