高忠峰 楊宣訪 錢 美

（海軍工程大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 武漢 430033）

1 引言

船舶能量管理系統(tǒng)的實現(xiàn)依賴于計算機網(wǎng)絡(luò)提供的穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，因此網(wǎng)絡(luò)管理和控制技術(shù)［1～2］是船舶能量管理系統(tǒng)必須的重要技術(shù)之一。

國內(nèi)大型船舶能量管理系統(tǒng)一般采用二層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：上層為基于高速以太網(wǎng)絡(luò)的管理層，它將各區(qū)域控制中心互聯(lián)，組成一個上層系統(tǒng)實現(xiàn)管理及智能操控；下層為基于現(xiàn)場CAN總線的設(shè)備層，實現(xiàn)了發(fā)電自動化、監(jiān)測報警、輸配電監(jiān)控保護、主要設(shè)備監(jiān)控管理等功能［3］。上層與下層各區(qū)域網(wǎng)之間采用網(wǎng)關(guān)聯(lián)接，通過上、下二層網(wǎng)絡(luò)將中央控制中心、分區(qū)管理站點互聯(lián)成系統(tǒng)，組成了船舶電力系統(tǒng)控制、監(jiān)測、管理及保護一體化的網(wǎng)絡(luò)型分布式能量管理系統(tǒng)［4］。

目前，基于組態(tài)軟件的方式來實現(xiàn)船舶上網(wǎng)絡(luò)管理的方法幾乎很少，在自動化領(lǐng)域作為人機界面的組態(tài)軟件種類繁多，如著名的組態(tài)軟件：Rockwell的RSView32，西門子公司的 Wincc，Ci公司的Citect，國產(chǎn)的組態(tài)軟件“組態(tài)王”、北極星等［5］。Rockwell公司的 RSView32組態(tài)軟件［6～9］，幾乎涵蓋了以上軟件的大部分優(yōu)點：對現(xiàn)場備有直接驅(qū)動、DDE （dynamic data exchange）、OPC（OLE for Process Control）三種驅(qū)動方式；VBA功能強大，這些功能極大地方便了用戶的使用和進一步開發(fā)［10］。本文是基于RSView32設(shè)計出了船舶的網(wǎng)絡(luò)管理界面，并對功能及實現(xiàn)進行了分析。

2 RSView32的功能特點

Rsview32提供了建立一個有效的監(jiān)視以及管理系統(tǒng)所需的全套工具。它主要有以下幾個特點。

1）擁有完善的組態(tài)軟件和多樣的功能

RSView32組態(tài)軟件能夠提供工業(yè)標準的數(shù)學(xué)模型庫和控制功能庫，具有靈活的組態(tài)模式。它對信息數(shù)據(jù)的處理靈活方便，安全可靠。

2）界面的顯示和自帶的功能比較豐富

常用的一些作圖和編輯工具都可以由RSView32組態(tài)軟件來提供，并且還能提供趨勢圖、歷史曲線、組數(shù)據(jù)分析圖等；畫面豐富多彩，為編制功能強大的人機界面提供了保證。

3）通信功能比較強大

它在提供DDE、直接驅(qū)動、OPC等數(shù)據(jù)訪問方式的同時，通過以太網(wǎng)與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)也是一種方式。

4）任務(wù)操作多樣化、數(shù)據(jù)庫管理及資源共享

RSView32組態(tài)軟件充分利用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和ActiveX動態(tài)鏈接庫技術(shù)，方便靈活地實現(xiàn)多任務(wù)操作。RSView32支持ODBC數(shù)據(jù)庫，能完成數(shù)據(jù)的共享。

3 RSView32網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面圖設(shè)計

3.1 配置準備

基于RSView32組態(tài)軟件將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主要信息設(shè)備的狀態(tài)、性能等參數(shù)進行集中組態(tài)，以實現(xiàn)集中監(jiān)控、集中維護和集中管理，使得維護體制由分散的、人工的走向了集中和自動化的維護，實現(xiàn)了少人或無人值守的方式。應(yīng)用Review設(shè)計能量管理系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面圖之前，需要進行相關(guān)的配置。包括：logic5000配置和RSLink關(guān)聯(lián)。其中，logic5000配置主要是添加硬件設(shè)備（例如交換機等），RSLink關(guān)聯(lián)是將所創(chuàng)建的工程條目（Topic）與相應(yīng)的PLC設(shè)備關(guān)聯(lián)。

3.1.1 logic5000配置

1）添加交換機

RSLogic 5000軟件的 Add-on profile（AOP）功能允許用戶建立與交換機的I／O（CIP）連接，并配置和監(jiān)視交換機。

進入RSLogic 5000按照以下過程在控制器的I／O組態(tài)樹中添加交換機：

（1）打開控制器將要監(jiān)視交換機的工程文件；（2）選擇控制器與交換機進行通訊的以太網(wǎng)模塊。

2）配置變量

配置交換機各種變量，包括端口的狀態(tài)，端口利用率，報警等如圖1所示。

3.1.2 RSLink關(guān)聯(lián)

使用RSLink將一個工程條目（Topic）與相應(yīng)的PLC設(shè)備關(guān)聯(lián)，以便于RSView能夠通過該條目訪問相應(yīng)的PLC。步驟如圖2所示。

1）菜單選擇“Topic Configuration”進入配置界面

2）根據(jù)需求創(chuàng)建條目并與PLC設(shè)備關(guān)聯(lián)

3.2 RSView的功能應(yīng)用

RSView功能有很多，本設(shè)計并不是所有都能用到。在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面圖時，使用到的有：創(chuàng)建OPC節(jié)點，創(chuàng)建標記，創(chuàng)建圖形顯示，創(chuàng)建圖形顯示的動畫，配置趨勢等。

3.2.1 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

1）在“項目管理器”中，打開“系統(tǒng)”文件夾。

2）執(zhí)行以下某個操作來打開“節(jié)點”編輯器：雙擊“節(jié)點”圖標右擊“節(jié)點”圖標，然后單擊“顯示”并選擇節(jié)點填寫節(jié)點相關(guān)信息。

3.2.2 創(chuàng)建按鈕

使用“按鈕”工具創(chuàng)建按鈕?？梢詫SView32命令附加到按鈕，以便在按下和松開時能觸發(fā)操作?？梢栽诎粹o上應(yīng)用可見性、顏色、水平和垂直滑塊、水平和垂直位置、寬度、高度和動畫。創(chuàng)建“配置管理”和“流量統(tǒng)計”按鈕，創(chuàng)建完的按鈕后，可以根據(jù)設(shè)計的原理單擊“流量統(tǒng)計”或“配置管理”，將進入相應(yīng)的模塊界面。

3.2.3 創(chuàng)建流量統(tǒng)計

創(chuàng)建流量統(tǒng)計能直觀地顯示出交換機端口的利用率。這里將使用到RSVview的趨勢控件，創(chuàng)建趨勢對象：1）打開“圖形顯示”編輯器。2）執(zhí)行以下某個操作來選擇“趨勢”畫圖工具：打開“對象”菜單，單擊“高級對象”，然后單擊“趨勢”。單擊“畫圖工具”工具箱中的相應(yīng)按鈕使鼠標指針將轉(zhuǎn)為“趨勢”畫圖工具。3）拖動鼠標，按所需趨勢的大小創(chuàng)建一個框。松開鼠標按鍵后，將顯示“趨勢”對話框。4）按下面的介紹配置趨勢。

配置時間軸、縱軸和趨勢外觀的其他方面：1）在“趨勢”對話框，單擊“趨勢設(shè)置”選項卡。2）填寫各框。查看后頁主題以了解各框的信息。3）單擊“確定”。如圖3所示。創(chuàng)建完畢后，可以直接點擊流量統(tǒng)計界面查看流量信息。

圖3 創(chuàng)建流量統(tǒng)計界面圖

3.3 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

該界面為基于以太網(wǎng)的管理層，每臺交換機連接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，交換機之間構(gòu)成環(huán)形回路。圖4為設(shè)計完成的能量管理系統(tǒng)信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面圖。

圖4 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控界面圖

4 船舶網(wǎng)絡(luò)管理功能的實現(xiàn)及分析

根據(jù)船舶電力系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)［11］的特點，根據(jù)需求將網(wǎng)絡(luò)管理主要劃分為4大功能模塊。

1）配置管理，該功能主要是組織船舶網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)所需要的數(shù)據(jù)和資源，監(jiān)控當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)配置并根據(jù)不同的情況構(gòu)造和維護船舶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置，設(shè)置、收集并儲存各種參數(shù)。具體如下：

根據(jù)自行設(shè)計的界面，點擊界面圖中的“配置管理”，可進如IE配置界面，通過IE瀏覽器對交換機進行遠程配置管理，如圖5所示。當(dāng)選中界面中的交換機時，在右下方可以顯示出該交換機的信息（名稱、地址、狀態(tài)及端口利用率），該信息可以直接明了的呈現(xiàn)給管理者。

圖5 交換機信息界面

點擊配置管理按鈕進入配置管理點擊圖6中“IP Addresses”（紅線圈起的位置）可對交換機的IP地址進行配置。

圖6 交換機IP配置界面

管理者可以根據(jù)實際需求，對上層以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的內(nèi)部資源的信息進行配置，同時可以根據(jù)實際情況改變管理對象的參數(shù)。

2）性能管理，該功能用來實現(xiàn)對船舶網(wǎng)絡(luò)性能的監(jiān)視和檢測，采集相關(guān)性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并進行分析，可以為船舶網(wǎng)絡(luò)進一步規(guī)劃與調(diào)整提供可靠的依據(jù)，用來保證船舶網(wǎng)絡(luò)的性能質(zhì)量。具體功能如下：

（1）性能監(jiān)控：由管理者定義被管設(shè)備（如交換機）及其屬性。并對其流量、延遲、溫度、CPU利用率、丟包率、內(nèi)存余量等定時地進行性能數(shù)據(jù)的采集，并自動生成關(guān)于性能的報告；

（2）性能分析：統(tǒng)計并分析歷史數(shù)據(jù)，對性能指標進行計算，并根據(jù)計算結(jié)果判斷性能狀況；

（3）可視化的性能報告：根據(jù)掃描和處理數(shù)據(jù)的結(jié)果，相應(yīng)地生成性能趨勢曲線，用圖形的方式形象地反映結(jié)果。

在界面中點擊“流量統(tǒng)計”按鈕，進入流量統(tǒng)計界面，在對數(shù)據(jù)進行掃描和處理之后，生成性能趨勢曲線，以直觀的圖形反映性能分析的結(jié)果。如圖7所示。通過流量統(tǒng)計圖可了解到每臺交換機以下是各個端口的流量信息，由此估價系統(tǒng)資源的運行狀況及通信效率等系統(tǒng)性能，很好的實現(xiàn)了性能管理。

該功能的實現(xiàn)能夠估價船舶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源的通信效率及運行情況等系統(tǒng)性能。包括監(jiān)控和分析船舶網(wǎng)絡(luò)和它所提供性能機制。

圖7 流量統(tǒng)計界面

3）故障管理，通過界面圖中設(shè)備上的狀態(tài)指示燈以及設(shè)備間的連線的顏色變化，可了解單個設(shè)備乃至整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的即時狀態(tài)與故障位置，若網(wǎng)線聯(lián)接良好，顯示為綠線；若網(wǎng)線斷開，顯示為紅線，若交換機工作良好，則交換機上的狀態(tài)顯示燈為綠色；若交換機自身發(fā)生故障，則狀態(tài)顯示燈設(shè)置為紅色，并閃爍，實現(xiàn)了簡單、有效的故障管理。

4）安全管理，為了控制對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問，以保證網(wǎng)絡(luò)不被有意或無意地侵害，并保證敏感信息不被那些未授權(quán)的用戶訪問，必須對網(wǎng)絡(luò)實行安全管理。

為防止無關(guān)人員隨意配置、修改、刪除交換機的變量參數(shù)，在進入交換機的配置界面前設(shè)置了用戶身份驗證，用戶必須輸入正確的帳戶和密碼，方能對交換機進行配置。

圖8 安全登錄界面

該功能的實現(xiàn)對船舶網(wǎng)絡(luò)資源的訪問進行了有效地控制，可以保證網(wǎng)絡(luò)不被有意或無意地侵害，同時也可以保證敏感信息不被那些未授權(quán)的用戶訪問。

以上該界面能夠反應(yīng)各層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和故障信息，能對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行有效的管理。比起以往船舶上簡單的監(jiān)控，本設(shè)計實現(xiàn)了創(chuàng)新，運用RSView組態(tài)軟件更省時，更快捷實現(xiàn)了船舶的網(wǎng)絡(luò)管理，保證了船舶整個電力系統(tǒng)能夠有效地運行。

5 結(jié)語

本文利用RSView32設(shè)計的船舶網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以以簡單而有效的方式實現(xiàn)船舶的網(wǎng)絡(luò)管理，可以直觀的顯示設(shè)備的狀態(tài)及運行情況，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和分析數(shù)據(jù)，能夠很好的實現(xiàn)船舶的網(wǎng)絡(luò)管理，為船舶的運行提供了有力的保障。

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