基于倍福控制器的船舶電站管理系統人機交互界面開發

沈 虹，鄒 寧，楊 光

基于倍?？刂破鞯拇半娬竟芾硐到y人機交互界面開發

沈 虹，鄒 寧，楊 光

(大連測控技術研究所，大連 116013)

基于PC自動化新技術的倍福（BECKOFF）控制器已逐步應用于船舶電站控制領域。BECKOFF控制器的編程軟件TWINCAT 3包含有豐富的功能。本文通過TWINCAT 3軟件實現船舶能量管理系統的人機交互界面（HMI）開發。同時在控制器CX9020上驗證了人機交互界面的有效性及實用性。

倍福 TWINCAT3 人機交互界面

0 引言

德國倍福自動化有限公司（Beckhoff）的總部位于德國威爾市。公司始終以基于PC的自動化新技術作為發展理念，所生產的工業PC、現場總線模塊、驅動產品和TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。

TwinCAT3是基于PC的控制軟件并且它開啟了一個新的時代，是倍福公司歷史上又一個里程碑。特別是在高效的工程領域中將模塊化思想以及其靈活的軟件架構，融入到整個平臺[2-3]。

倍?？刂破饕云鋬炘降男阅埽阎鸩綉糜诖半娬绢I域，人機交互界面是船舶電站的重要組成部分，通過人機交互界面，操作人員可以查詢發電機組參數狀態，當前報警及歷史報警記錄，同時在不同模式下，可直接在屏上進行各種操作。本文依據倍?？刂破鞯木幊誊浖WINCAT3，結合船舶電站對人機交互界面的功能要求，設計出適用于船舶電站的人機交互界面軟件。并通過倍福控制器及觸摸屏驗證了軟件的有效性及實用性。

1 TWINCAT3中HMI功能

TWINCAT3軟件中自帶有HMI可視化編程功能，其中包含有頁面創建及各類控件可供使用，主要介紹以下幾類基本功能：

1.1 頁面創建

新建一個PLC項目，把這個新項目展開找到VISUS，右擊Add一個的可視化項目Visualization，取名完成后點擊OPEN。

1.2 頁面設計

打開visualization會直接進入編輯界面，畫最右側會出現工具欄，其中包含兩個選項卡toolbox和properties，可以進行控件選擇和屬性調整TWINCAT3中包含有比較豐富的控件庫，如基本的形狀控件，顯示控件，展示框等。控件的屬性框中可以設置不同的格式，同時也可以在項目中創建腳本程序以實現控件的各類狀態。

2 船舶電站人機界面設計

2.1 機組狀態顯示

船舶電站一般包含有多臺發電機組，人機界面上需要實時顯示各臺機組的狀態，一般包含有頻率，功率，電壓，電流，功率因數等基本信息。如圖1所示。

圖1 狀態顯示界面示意圖

2.2 報警及歷史記錄

船舶電站在運行過程中如果發生了報警或者故障，人機交互界面上需要顯示出當前報警信息及歷史報警記錄，且歷史報警記錄需有掉電保持的功能，倍福控制器中含有TABEL控件，結合PLC的編程功能，可編寫當前報警及歷史報警記錄的腳本。

2.3 電站概覽顯示

在人機交互界面上可通過主頁觀察全船電站狀態，包含有發電機組在網狀態，發電機組功率、電壓、頻率等信息，母聯開關合閘狀態，以及推進和其他日用負載的相關信息。通過改變控件屬性改變線條的顏色展示全船用電情況，如圖2所示。

2.4 開關控制界面

在手動模式下，通過開關控制界面，可在觸摸屏上進行發電機組開關，母聯開關以及各類負載的開關和分閘的操作，如圖3所示。

圖2 電站概覽界面示意圖

圖3 開關控制界面示意圖

3 結束語

本文結合船舶電站對人機交互界面的要求，基于倍?？刂破骼肨WINCAT3軟件開發了船舶電站能量管理系統的人機交互界面。利用控制器CX9020及觸摸屏驗證了人機交互界面軟件的有效性及實用性。

[1] 張明琰. 基于IPC的Beckoff－CX1020PLC在ZJ17 卷煙機上的應用[J]. 工業控制計算機, 2013.

[2] 郇極. 工業以太網EtherCAT冗余和熱插拔技術[J]. 北京航空航天大學學報, 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，工程師。研究方向：船舶與海洋工程。E-mail: 13941199880@163.com