PDF《船舶电站 仿真系统软件 人机界 面 的开发》

船舶 电站仿真系统软件人机界面的开发 ・ 上海海运学院 施伟锋 摘要本文应用微机技术 , 在 操作 系统下 , 运用 集成开发环境 , 开发了一 系列船舶 电站仿真系统实时软件人机界面 .

结合船舶 电站仿真系统的硬件数据采集系统 , 在 支持程序的驱 动下 , 实现 了软件人机界面 与硬件系统的实时通讯 , 从而完成电站仿 真系统的软件在 线监测和控制 . 在轮机 员精通船舶 电气业务的培训 中,该软件人机界面取代 了传统的控制箱 , 具有 很强的人机信息交换功能 . 关键词 船舶 电站仿真 系统 人机界 面 软件开 发接口模拟量 数字量 前言根据世界海事组织 公约 , 国家海事局颁布了有关《海船船员适任考试和评估大纲》 , 并强制 轮机员进行精通船舶电气业务的培训 . 船舶电站仿真系统是轮机员进行精通船舶电气业务培训 的主要设备 . 本文的船舶电站仿真系统是 以微机为核心 的系统 , 运行依赖于软件 , 是一个由多台微机组成的局域网系统 . 在系统中 , 基于计算机的培训 教学模式得到了充分的应用 , 提高了轮机员精通船 舶电气业务培训教学 的效率 . 学员既可 以在线操纵主配电屏 , 也可 以离线在学生机上进行软件仿真操作 . 由 于仿真系统与实船控制箱具有相同的人机界面 , 因此 , 可取代传统的控制箱进行教学 . 船舶电站仿真系统的结构 船舶电站仿真系统的结构如图 , 其中配置了一 台教学台微机 , 用于系统的运行管理和教学管理 配置 一台工业控制用微机 , 用于实时控制主配电屏和应急配电屏 , 以进行在线操作 配置八到十二台学生台微机 , 用于学员的离线操作或通过网络进行在线操作 . 船舶电站仿真系统软件人机界面的开发 在 叭江 操作系统下 , 运用 集成开发环境 , 以实船 自动化电站为基础进行软件人机界 面的开发 . 船舶电站仿真系统的软件结构如图 所示 . 软件人机界面的运行依赖于支持程序 , 并通过数据中 心与硬件支持程序相连接 , 达到与硬件的同步运行 . 船舶电站仿真系统人机界面设计举例 船舶电站仿真系统作为一个独立进行轮机员精通船舶电气业务培训 的系统 , 必须 自成系统 . 其软件人机 界面由四部分组成 , 如图 . 配电屏界面主要是与实船主配 电屏和应急配电屏具有相 同图形和操作特性的软 件界面 , 其中有发电机控制屏 、 发电机控制单元屏 、 并车控制屏 、 岸电控制屏 、 负载屏等软件界面 . 为有利 于进行教学 , 系统设有三种工作方式 硬件操作优先 一 软件界面监视工作方式 硬件和软件均可监控操作 工作方式 软件操作监视工作方式 . 图 是并车控制屏和 号发电机控制单元软件界面 . 机侧操纵界面是用 机 电设备 .. 年第 期一一于控制发电机组柴油机的软件界面 . 电站系统界面是电力系统总体运行的界面 , 它可显示三 台发电机的运行 参数 、 电网运行情况 、 负载的实时运行清况等 . 自动评分界面用于学员选择实验项 目,并进行实操记录和评 分.仿真机舱集控室 仿真船舶上甲板 主配电屏 输人输出电缆接口 应急配 电屏工业控制徽机 鄂'

应号学生 台微机 号学生 台微机 号学生 台微机 多媒体教学 微机 教学机房 多媒体教室 图 船舶电站仿真系统结构图 硬硬硬硬硬硬件件件件件件电电站站站站站站站支持持持硬件件仿仿真真真软件件件和驱驱驱操作作系系统统统界面面面动程程程控制制软软件件件支持持持序序序装置置界界面面面程序序序序序序序序图电站仿真系统软件结构图 机 电设备 .. 年第 期船舶电站仿真系统软件界面配电屏实操界面 机侧操纵界面电站系统界面自动评分系统界面 图 船舶电站仿真系统软件人机界面组成图 软件人机界面图形的开发 在 环旧 操作系统下 , 运用 集成开发环境可进行人机界面图形的开发 . 本文运用 矶 的用户接 口元素 , 开发了电站仿真系统的软件人机界面 , 开发的界面具有容量大 、 界面生动友好的特点 . 图 并车控制屏和 号发电机控制单元软件人机界面 电站仿真系统参数输出显示 中有发电机的电压表 、 电流表 、 功率表 、 频率表 , 柴油机的转速表 、 压力表 、 温度表等 , 这些都是指针式显示仪表 , 它们的主要区别是显示 的单位和量程不同 , 如图 . 图中电网绝缘表 是非线性逆时针数据增大的仪表 , 显示参数必须进行量程的非线性转换 . 发电机并车用 的同步表是发光二极 管显示仪表 . 集中显示 的还有一些数字显示仪表和直方图显示仪表 , 见图.・飞阅阅赎妇拍 翻一一福万 姗了功率表 电网绝缘表 仪表输出表头软件界面 同步表 亩一ó卧 指针式仪表的开发一般有三种方法 , 方法之一是直接运用 矶.中的 控件 , 利用其 属性可产生指示 . 产生的仪表界面显示效率比较高 , 其缺点是显示时会产生一定亘 匀 些塑鱼丝扭星燮壑些 机 电设 备.. 年第 期一一控件,在用控件显示 的 仪表 表面进行画线 指示.产生的 仪 表界 面 须有 显 示程 序 的支 持,用该方法 做成的仪表 显 示效 果 比较 好,缺点是仪 表 在显 示器上的相 对 位置 变化 时,其支持程序 须 有变 化.方法之三是根 据 仪表 的 特性 定做专用 的显 示仪表控 件,产生的仪 表 界面 效果比较 好,但软件 的工作量 较大.矍鬓 撇图数字式 显示仪 表和直方 图显示仪 表 电站 仿 真系 统 的状 态量 用 指示 灯、带灯 按钮、自动复 位开 关、转换 开关 、 装置 开 关等 指示,如图.指示灯运 用珑中的 控 件或 控 件进 行 开发 , 它们 的颜 色 和显 示 亮度 由 控件 的属性决定,例如 于、、〕、分别表示 红 色指 示 灯亮 和灭,绿色指 示 灯亮 和灭.按钮的开 发运 用控件或 控 件进 行,当按 钮按下时,将相 应 的变 量 置为 有 效值 . 转换 开关、自动复 位 开关 、 装置 开关的开 发运 用加控件 进行,先将要显示 的 开关 位 置用 绘图软件 画好,在显示 时调出即 可.蒸缪蘸鬓鬓 指 示灯 带 灯按钮 自动复位 开关 转换 开关 装置 开关 图 状态量软 件人机界 面 显示 支 持程 序显示支持 程 序主 要 对软 件的界面进 行操 作,完成参数 变化时的 显示 任务,显示程 序 的流 程如图.在主程 序 运行 时 周期 性地 执行,在本 系统中可 以 产生 每秒 更新次数据的速 度.当显 示 参数 有 变化 时,才进行更新 显 示操 作,这样可减 少 显示 的执行次 数,从而增加 显 示界 面 的稳 定性,并提高 软件的运 行 效率 . 软件 人 机界 面 与硬 件数据采 集系统的 连接船舶电站 仿 真系 统 进人 在 线运 行时,系统的软 件界 面 必须 能 与硬 件 界面 同 步运 行.由于微 机系统是 通过数据采 集 系统 的输 人瑜出接口与 主配电屏 的硬 件 相连 的,因此,船舶 电 站仿 真 系统 的软 件界面必 须 和数 据采集系统 驱 动程 序相 连接.在八操作系统和 .集成 开 发环 境下 , 这一 连接主要 是通 过调用数据采 集 系统 的动 态 数据 库实现的,软件开发 平 台见 图.软件 与硬件界 面 的通 讯是 在数据中 心的调用下 进行 的.主要 完成 三方面的 工作,软硬件 通 讯之 前 必须 完 成数 据 采集 系 统的 初始 化 操作 , 初 始化 操作可获取 全部 安 装模 块 的接 口 信息 , 完成对每一 个接口通 道输 人了 输出的定 义 工作 . 在 完成 数据采集 系 统的 初始化操 作 之后 , 才可 以 进行 软件 界面与硬 件 数据 采 集系 统 的通 讯.通讯工 作 有模 拟 量数 据 的输 人瑜 出、数字量数据的 输人 喻出、屏蔽 字 等一 些接口参 数 的设 定.通讯操 作 是周 期 性地 进行 的,在上述的 软 件环 境下,可以一一机电设 备.. 士年第 期 达到每秒 次的数据更新速度 . 在暂时不进行通讯时 , 必须进行数据采集系统的退 出操作 , 以释放运行数据 采集系统驱动程序占用 的内存空 间,并关闭数据采集系统 . 当硬件连接完成后 , 运行软件界面支持程序来实现软件界面与硬件界面的同步运行 . 在仪表显示 中,指针式显示仪表通过模拟量输 出通道与硬件仪表相连 , 软件界面支持程序在进行显示 的同时进行模拟量输 出操 作.发电机并车用 的同步表的连接方法就 比较多 , 一种 比较有效的连接方法是将相位差数值通过模拟量输出 通道与硬件同步表相连 , 而同步表显示的指示灯位置在编码后通过数字量通道输人到微机中 , 在进行模拟量 输出操作的同时 , 软件界面支持程序进行数字量输入采集 , 将采集的数字进行译码 , 再进行软件界面的显示 , 同步表的显示指示程序流程如图 . 在状态量显示或检测中 , 通过数字量输人 、 输出通道分别与指示灯或按 钮开关相连接 , 软件界面支持程序主要是完成数字量 的编码 、 译码与输人喻出 . 显示程序人 口原原显示参数记忆 忆新新参数量程处理 理新新参数显示更新 新 软件界面及支持程序 序数数据采集系统动态连接库 操作系统 统基基于 以 总线的 数据采集系统 统图软件开发平 台 显示程序出口 图一显示程序流程图 硬件同步表输出子程序人 口 相位差量程处理和计算 模拟量输出操作 硬件同步表输出子程序出口 软 软件同步表显示子程序人 口口同同步表状态量输人操作 作数数字影圣 码操作 作待待并发电机判别 别软软件界面显示 示软软件同步表显示子程序出口 口图同步表显示指示程序流程图 机 电设备 .. 年第 期一一电站仿真系统软件界面的应用 本文介绍的电站仿真系统软件界面 , 在配置不高的微机系统 , 麟 内存 环境下 , 能 良好 地运行 . 已实际运用于广州 、 上海 、 大连等地的九个海运学校或船员培训 中心的电站仿真系统中 , 具有稳定 性好 、 反应速度快的特点 . 参考文献 美著邱仲潘等译 从人门到精通 电子工业出版社 李玉东 等编著 ........