楊義偉　林葉春

摘 要：近年來，不斷有人設(shè)計研究智能評估系統(tǒng)，像輪機模擬器智能評估系統(tǒng)、船舶輔鍋爐智能評估系統(tǒng)等，但很少有涉及到船舶電氣的智能評估。文章根據(jù)船舶電氣設(shè)備評估要求，描述了船舶電氣設(shè)備智能評估系統(tǒng)的基本組成結(jié)構(gòu)和功能，分析了系統(tǒng)的原理及操作流程，設(shè)計了系統(tǒng)操作設(shè)備的人機界面、通信模塊及故障智能設(shè)置模塊。并以三速錨機的評估為例，用S7-200控制操作設(shè)備，用S7-300作為S7-200的上位機對各從站S7-200進行監(jiān)控并匯總信息。其中S7-300與各從站S7-200采用MPI通信，S7-200與HMI采用PPI通信。文章在對S7-200連接的HMI設(shè)備的界面進行設(shè)計的同時，還對S7-200根據(jù)故障代碼設(shè)置故障的程序進行了設(shè)計。

關(guān)鍵詞：智能評估；HMI；通信

引言

目前，學員參加船員適任證書考試時，一般全部由監(jiān)考人員進行評判打分，這種情況下不可避免的會摻雜考官個人主觀因素，受監(jiān)考人員自身知識儲備的影響。與傳統(tǒng)評估形式相比，智能評估系統(tǒng)效率更高。智能評估系統(tǒng)以相應(yīng)領(lǐng)域的專家理論為指導，綜合相應(yīng)領(lǐng)域的專家和技術(shù)人員的豐富的實踐經(jīng)驗為標準，使故障的設(shè)置更形象、更貼近實際。在此基礎(chǔ)上，與編程技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)對考生的智能評估，這樣不僅提高了評估效率和公正性，節(jié)省大量人力物力，還使得評估考試更具實際意義。

近年來，智能評估的設(shè)計層出不窮。將模糊綜合評判法應(yīng)用于船舶輔鍋爐模擬器的開發(fā)，所開發(fā)的軟件系統(tǒng)，具有自動考核功能；根據(jù)輪機模擬器考核評估的需求，設(shè)計智能評估系統(tǒng)基本組成和功能，結(jié)合專家系統(tǒng)理論和模糊綜合評判法設(shè)計了智能評估系統(tǒng)的評估算法，并以某模擬器為例具體介紹了智能評估系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。

然而，船舶電氣方面的智能評估系統(tǒng)卻很少有人研究，文章結(jié)合前人智能評估的經(jīng)驗，以三速錨機為例具體設(shè)計了船舶電氣智能評估系統(tǒng)中設(shè)備之間及設(shè)備與模擬軟件之間的通信，開發(fā)了一套較為合理的人機界面，同時利用S7-200實現(xiàn)了設(shè)備根據(jù)故障代碼進行故障智能設(shè)置。

（1）智能評估系統(tǒng)基本構(gòu)架及原理

智能評估系主要由計算機模擬軟件、考試監(jiān)控管理設(shè)備、操作設(shè)備組成。

其中，計算機模擬軟件包括：專家?guī)?、評分標準及參數(shù)設(shè)置模塊、考生信息管理模塊和考試系統(tǒng)管理模塊。

專家?guī)焓窃u估系統(tǒng)的核心，是以專家理論為指導，結(jié)合專家專業(yè)知識及相關(guān)技術(shù)人員的經(jīng)驗知識所組成的設(shè)備故障庫，包括各個設(shè)備的故障類型、相應(yīng)的解決方案及故障代碼等。評分標準及參數(shù)設(shè)置模塊，根據(jù)相應(yīng)的評分算法對考生的操作進行打分?？忌畔⒐芾砟K由考生學號、姓名、身份證號碼和成績等個人信息組成。可以在模擬軟件中增加、刪除、修改、查詢考生基本個人信息?？荚囅到y(tǒng)管理模塊主要是通信模塊，負責協(xié)調(diào)、調(diào)度模擬軟件中各模塊與考試監(jiān)控管理設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信及數(shù)據(jù)的暫時保存。

考試監(jiān)控管理設(shè)備用于監(jiān)控、匯總各從站操作設(shè)備的運行狀態(tài)，連接操作設(shè)備與模擬軟件的數(shù)據(jù)通信。同時，在監(jiān)控管理設(shè)備上也可以顯示考生信息、考試成績及所監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)。在考試過程中，如果考生因操作不當做出可能損壞設(shè)備的錯誤，考試監(jiān)控管理設(shè)備中可自動強行停止該設(shè)備的運行以保護設(shè)備不受損壞。

操作設(shè)備即為考生考試設(shè)備，由考生直接操作。

智能評估系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（2）操作流程

考生在S7-200的HMI上操作，首先啟動系統(tǒng)，輸入自己的學號進行登錄，S7-200把考生學號通過S7-300發(fā)送到模擬仿真軟件的考試系統(tǒng)管理模塊并在S7-300的HMI上顯示，考試系統(tǒng)管理模塊接收考生學號并在考生信息管理模塊中查找該考生信息，同時把考生信息管理模塊中相應(yīng)考生的姓名、身份證號碼發(fā)送到S7-300，S7-300記錄考生信息并在自己的HMI上顯示，然后把信息發(fā)送到S7-200的HMI供考生進行個人信息的確認。若信息不正確，考生返回前一界面重新輸入學號；若信息正確，考生確認信息，S7-300接收此信息并發(fā)送給考試系統(tǒng)管理模塊，考試系統(tǒng)管理模塊收到確認信息后，從專家?guī)熘须S機發(fā)送一份考題代碼到S7-200，由S7-200自己設(shè)置故障。然后，考生即可看到自己的考試要求并開始考試?？忌瓿煽荚囈蠡蛘呖荚嚂r間到時，系統(tǒng)自動結(jié)束考試。S7-300在考試期間實時監(jiān)控、存儲S7-200考試信息，考試結(jié)束時發(fā)送給考試系統(tǒng)管理模塊，由考試系統(tǒng)管理模塊把數(shù)據(jù)傳送到評分標準及參數(shù)設(shè)置模塊進行成績的判定。然后考生信息管理系統(tǒng)存儲考試成績并通過考試系統(tǒng)管理模塊發(fā)送到S7-300的HMI上。在S7-300的HMI上可以隨時查看考生的相應(yīng)考試信息?？荚嚵鞒虉D如圖2所示。

1 以錨機為例詳細說明

1.1 S7-200的HMI界面設(shè)計

通過西門子觸摸屏組態(tài)軟件Wincc flexible設(shè)計出與S7-200相連接的觸摸屏的界面：

（1）首先進入系統(tǒng)啟動界面，點擊開始啟動系統(tǒng)。

（2） 進入系統(tǒng)啟動后進入登錄界面，輸入學號，點擊登錄。

（3）登陸后，系統(tǒng)發(fā)來對應(yīng)學號的考生姓名及身份證號碼供考生確認。

（4）確認信息后，系統(tǒng)隨機發(fā)來一份試題，如圖3所示，該界面還有HMI自帶的時鐘，以便考生把握時間。考生排除所有故障后，點擊測試設(shè)備按鈕測試故障是否排除。

1.2 通訊與故障設(shè)置

1.2.1 S7-200與HMI的通

開始時，HMI上點擊開始按鈕，S7-200中M2.0置1，M0.0自鎖。同時HMI切換到下一個畫面，輸入學號，學號保存在VW20區(qū)，點擊“登錄”按鈕，S7-200中M2.2為1，同時把保存學號的VW20中的內(nèi)容傳送到MW2中以供S7-300掃描。系統(tǒng)根據(jù)學號找到對應(yīng)的姓名和身份證號碼，發(fā)送給S7-200的MW20和MW10。并通過傳送指令分別把姓名和身份證號碼傳送到VW40和VW60中并在HMI上顯示。考生在HMI上核對個人信息并點擊“開始考試”按鈕，此時進入考試界面并開始計時。

1.2.2 S7-300與S7-200的通訊

S7-300與S7-200之間用MPI方式通信，MPI通信時，CPU可同時與多種設(shè)備建立通信聯(lián)系，即編程器、HMI設(shè)備和其他的PLC可以連接在一起并同時運行。

S7-300通過SFC67指令讀取S7-200的“開始”、“學號”、“登錄”、“開始考試”、“故障代碼”、“檢測設(shè)備”和PLC輸出狀態(tài)等信號，通過SFC68指令把計算機傳送下來的試題代碼、身份證號碼和姓名信息寫到S7-200上。

1.2.3 S7-200故障設(shè)置

在錨機電路中的各種開關(guān)、按鈕、指示燈、控制箱、主令手柄、正反向及速度控制接觸器之前都加上小的繼電器用以PLC自己設(shè)置故障?，F(xiàn)假設(shè)故障代碼00對應(yīng)的故障為沒有電源、按下啟動按鈕錨機不動作、控制箱沒電、不能反向及低速運轉(zhuǎn)。

2 結(jié)束語

智能評估系統(tǒng)對海員培訓考試有重大作用，可以提高效率，保證考試的公正性。經(jīng)測試，文章設(shè)計的通訊系統(tǒng)工作良好，人機界面也比較合理，而設(shè)備也能根據(jù)故障代碼自己設(shè)置故障。智能評估系統(tǒng)涉及比較廣泛，文章僅舉例介紹了考試監(jiān)控設(shè)備（S7-300）與操作設(shè)備（S7-200）、操作設(shè)備（S7-200）與HMI的數(shù)據(jù)通信問題，HMI的界面設(shè)計及故障的智能設(shè)置問題。