下面小編整理了一些《人機界面監控系統管理論文(精選3篇)》的相關內容，希望能給你帶來幫助!摘要：人機界面（HumanMachineInterface，HMI）作為調度自動化系統的用戶接口，提供用戶與系統的交互功能。松耦合、易擴展、易維護對于人機界面的設計和實現具有重要的使用價值，不僅可以優化系統結構，而且方便系統功能集成和升級。
人機界面監控系統管理論文 篇1：
綜合監控聯動功能在城市軌道交通的運用
摘要：隨著我國當前地鐵行業的不斷發展，為了保證地鐵的平穩性運行，電力監控系統得到了廣泛性的利用，不僅可以提高高實際的監控效果，還有助于解決存在以往監控中所存在的問題。在實際實施過程中，需要全面的認識電力監控系統在運行時所存在的問題，選擇正確的處置方案，提高系統的可擴展性。本文論述了地鐵電力監控系統運行時的一些問題以及主要的完善措施。
關鍵詞：綜合監控;聯動功能;城市軌道交通
一、電力監控系統概述
（一）功能概述
綜合監控系統的一大特點是集成互聯了多個系統，如環控、火災、廣播等，而且提供一個友好的人機界面平臺給調度人員。通過融合多個系統，實現各系統內部信息的共享，有利于及時對各系統信息進行收集和處理。通過綜合監控人機界面的操作，能有效的提升日常的管理效率，還能更及時地應對緊急情況，實現各系統間的快速互動操作。
相對的，在各系統還處于各自單獨運行，由于接口、協議等的不同，對于聯動的實現是比較繁瑣的;而在綜合監控平臺下，調度人員只需要在人機界面上通過簡單的幾步操作即可完成。
（二）聯動分類
聯動按觸發地分，可分為車站聯動和控制中心聯動;按照執行方式分，可分為自動聯動、半自動聯動、手動聯動）;按照聯動類型，分為正常聯動、故障聯動、阻塞聯動和火災聯動。
綜合監控系統車站系統只能對本站的設備進行監控，而中心系統通常能監控全線所有站的設備。這一特性決定中心聯動無法在車站執行。當車站聯動被觸發時，車站的設備會根據聯動預案執行相應操作，完成聯動功能，例如車站的早通風等。中心聯動針對跨站設備的執行，比如區間火災聯動。
自動聯動是指聯動過程中不需要調度確認，只要滿足觸發條件就自發執行;半自動聯動指滿足觸發條件觸發聯動后，仍需要調度確認是否真需要執行確認，又或是執行過程中需要調度選擇和確認，比如站廳某聯動觸發后調度可以在人機界面選擇域執行何種環控模式;手動聯動則是調度通過人機界面的聯動界面去下發聯動啟動命令。
正常聯動指系統正常運行時的聯動，比如早通風、晚通風等聯動;故障聯動指某些設備故障后的設備動作，如屏蔽門故障后的應急門等動作;火災聯動指發生火災時的設備動作;阻塞聯動指發生區間列車阻塞時的設備動作。
二、電力電力監控系統問題的解決措施
（一）保證系統的可靠性
為了解決以往電力監控系統在運行時所存在的數據處理和協議轉換方面的困難問題，在實際工作中需要提高系統本身的可靠性和容錯性，一旦發生故障時，那么可以根據監控系統本身的運行優勢消除不良影響，保證系統的平穩性運行。在實際工作中，可以采取電力監控系統管理器和交換機等方式來提升實際的監控效果，控備站的電力控制系統可以獲得中央級用戶的使用權，以此來實現全站車輛的常規性管理。在后備線控站中要和中心集中處于同一的等級，避免對系統運行造成一定的影響。在實際工作中，可以在系統中設置多個復制的軟件模塊，以故障代碼來喚起發生事故的預防機制，從而使得電力監控系統容錯性能夠得到全面的提高。另外對于前端處理器來說，其中的串口是比較多的，因此需要做好不同接口的有效協調，防止對各個功能造成一定的影響，對于前端處理器來說，單點故障并不影響系統的整體功能，所以在實際工作中需要保證數據流的正常傳輸以及處理，實現各個因素之間的有效調配，提升實際的監控效果。
其次，在后續工作中還需要完善交換機的功能，根據軟件特點實現無限點的有效擴展，從而為后續系統維護提供重要的基礎，由于監控系統分為同構系統和異構系統，所以在實際實施過程中要進行數據網的有效合并并且建立網關，根據電力系統的擴展性特點，保證最終監控結果能夠具備精準性的特征，防止存在較嚴重的安全問題。
（二）人機界面的整合
在進行人機界面整合時，需要根據不同的使用要求以及標準以最佳經濟性的方式來提高人機界面的人性化效果，由于信號系統和行車安全有著密切的關系，所以在實際工作中可以建立專門的軟件通信協議，并且還要將協議納為開放性的范疇中，采取科學的方式，以圖形的模塊嵌入到人機界面中，完成綜合性監控的效果。這樣一來，相關管理人員就可以在操控系統中完成人機界面的優化和操作，并了解現場的監控特點，達到有效的監管效果。與此同時還需要做好新平臺的開發，兼顧經濟和成本方面的因素，可以將電力監控系統融入到串口的接入模式中，根據系統之間的互聯來完成不同的功能需求，保證系統的平穩性運行。在實際實施時需要開展必要性的模擬工作，并且還要根據地鐵運行的要求以及監控的標準，優化整個人機界面。通過模塊化的管理使人機界面作用能夠得以充分的發揮，同時還需要根據監控功能實現網絡的不斷擴展，保證人機界面實用性的提高。
（三）聯動設計
1.觸發源
觸發源分為三類：事件觸發和時間觸發、手動觸發。
事件觸發是指綜合監控系統根據采集的現場設備的狀態，去匹配配置的觸發點。一旦滿足該聯動的觸發點，就啟動對應的聯動。觸發點可以是一個，也可以是多個點。
時間觸發也就是綜合監控時間表。系統判斷時間到了后就觸發時間表。
手動觸發即由調度在綜合監控人機界面上手動去啟動聯動預案。
2.聯動預案
本設計中的聯動預案，有一個特殊的地方，即環控的模式下發。配置人員可以在聯動操作項中定死下發的模式，也可以讓調度自己根據實際情況選擇模式，也可以選擇不下發環控模式，由環控終端（PLC）自己選擇模式下發。第三種情況多在火災自動聯動下。這是考慮到發生火災時，實際情況在火災自動報警系統（FAS）中比較清楚，因此當觸發火災聯動時，FAS和ISCS同時給環控（BAS）發送火災報警信息，ISCS給BAS發的是執行火災聯動的確認信息，FAS給BAS發的則是火災的具體信息;BAS在收到這兩個信息后，才執行相應的操作，以此防止火災聯動的誤執行。
結束語
在當前地鐵電力監控系統中，由于其中所包含的內容和結構具有復雜性的特征，在后續使用時難免會存在不同程度的故障問題，所以需要相關管理人員從宏觀性的角度做好故障問題的有效解決，以保證系統穩定性和容錯性為主進行日常的維護，優化人機界面，多方位的滿足地鐵運行的要求以及標準，提高我國當前地鐵行業的發展水平。
參考文獻：
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作者：段保衛 吳亞風
人機界面監控系統管理論文 篇2：
基于插件的油氣管道SCADA系統人機界面的設計與實現
摘 要：人機界面 （Human Machine Interface，HMI）作為調度自動化系統的用戶接口，提供用戶與系統的交互功能。松耦合、易擴展、易維護對于人機界面的設計和實現具有重要的使用價值，不僅可以優化系統結構，而且方便系統功能集成和升級。本文使用開放服務網關規范（OSGi）技術和“平臺+插件”的設計原則，提出了一種基于插件的調度自動化系統人機界面的設計方案，實現了系統的分布式增量集成、運行時部署和升級以及基于權限的應用插件運行機制。該成果已在工程中使用，驗證了方案的可行性。
關鍵詞：人機界面；插件；框架；開放服務網關規范（OSGi）；調度自動化
Key words： HMI； Plug-in； Framework； OSGi； Dispatching Automation引言
調度自動化系統是現代工業企業實施生產過程控制的重要技術手段，系統以數據采集與監視控制（SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition）為基礎，對現場的運行設備進行監視和控制，并在此之上包括了應用分析、計劃管理等高級應用功能。調度自動化系統的應用范圍很廣，包括電力、給水、石油、化工等諸多工業領域。目前在電力行業調度自動化系統作為電網運行控制的基礎，正朝著“集成化、網格化、標準化、市場化、智能化”的方向發展[1-3]，并開展智能調度研究。
人機界面 （Human Machine Interface，HMI）作為調度自動化系統的用戶界面，向用戶提供與系統交互的功能，同時也是智能調度重要組成部分之一。目前有很多關于人機界面的設計和實現的研究方案。文獻[4]研究了嵌入式系統中利用CORBA、COM以及EJB等技術構建HMI的設計方法和實現技術，并對各種技術的優缺點進行了綜合性分析。文獻[5]基于Linux和Qt提出并實現了一種適用于工業監控領域嵌入式平臺的通用HMI系統原型。文獻[6]對HMI的設計和實現進行了相關研究。文獻[7]提出了使用組件組裝人機界面的模型。以上這些文獻對如何構建HMI系統進行了大量的研究，但是其內容主要針對嵌入式系統。在電力、石油等工業領域，調度自動化系統中的人機界面面臨著更復雜的應用環境。文獻[8]介紹了石油行業SCADA系統中HMI的應用情況。這些文獻對人機界面在SCADA/調度自動化系統中的應用進行了一些探討，但是對人機界面的易維護和自動升級方面研究較少。
在系統集成方面，有學者提出了面向服務體系架構、面向開放服務網關規范的集成方式[9-12]，文獻[9]提出基于分布式對等互聯的開放服務網關規范（Open Service Gateway Initiative，OSGi）平臺的高級量測體系（AMI）總體方案，文獻[12]指出基于面向服務架構（SOA）的集成技術是實現企業應用集成（EAI）的重要模式。
近些年隨著用戶需求的增加，人機界面需要為數據綜合分析、趨勢預測、可視化展示提供支撐。新功能的增加使人機界面變得日益復雜，但是目前人機界面的設計和實現在易擴展性方面考慮較少，很多系統在設計和實現上具有緊耦合的特性，只能通過修改代碼實現功能擴展和升級，導致系統維護難度加大，而插件是解決上述問題的技術途徑之一。
插件是一種組件化的程序設計方法，按照統一的預定義接口規范進行開發，應用程序在運行時通過接口規范對插件進行調用，以動態擴展應用程序的功能?；诓寮某绦蜷_發的核心思想是構建提供插件運行環境的框架，通過部署插件實現系統功能的無縫集成和升級。本文提出了一種基于插件的人機界面設計方案，使用開放服務網關協議OSGi技術開發插件，并建立了基于插件的系統結構和插件管理機制，實現了系統的分布式集成、運行時部署和更新以及基于權限的應用插件運行機制。該方案具有松耦合、易擴展的特點。
1 OSGi技術應用介紹
OSGi（Open Service Gateway Initiative），即開放服務網關協議，是一種基于Java語言的軟件模塊化開發規范，主要目的構建模塊化的、動態可擴展的系統，以實現組件級的復用[13-15]。
OSGi規范提供了一個開放的、通用的框架，定義了開發插件的流程和方法[13]?；贠SGi構建的系統可以通過框架進行插件的部署和管理，并利用插件的特性靈活實現功能的擴展和升級。
使用OSGi技術能為系統能帶來以下幾個優點：
（1）功能可插拔
通過安裝新的插件、更新或停止現有的插件實現系統功能的插拔。
（2）穩定、高效的系統
OSGi采用了微核機制，保證了系統的穩定性。只要微核運行穩定，系統不會崩潰。另外，只有對某個插件的使用請求發生時，OSGi才去執行相應的加載、啟動操作，提高了系統的運行效率。
（3）基于可復用組件的系統
OSGi框架定義了Java 語言的組件開發規范， 提高了軟件的復用程度?；贠SGI插件的系統可以通過復用組件進行開發和部署，縮短研發周期。
目前在國內外已經出現了很多使用OSGi開發系統的案例，其中最成功的應用是IBM開發的Eclipse系統；另外，還有很多商業應用系統（如Websphere等）也正在逐步使用OSGi技術構建系統。在電力行業該技術也得到應用，文獻[9]介紹了以基于Java的動態模塊化OSGi平臺作為對等互聯網絡的Peer端，各對等OSGi平臺間借助Web服務的發布/訂閱機制進行信息交互，面向服務的Web服務技術也為廣域分布的高級量測基礎設施提供了基于互聯網的互操作。
2 方案概述
2.1 系統結構設計
OSGi規范雖然定義了一個開放的、通用的框架，但是只提供對插件的生命期管理以及安裝、激活、停止、卸載等基本功能，并沒有對如何構建基于插件的系統進行說明。因此構建針對特定應用領域的插件系統，必須根據具體情況對基于插件的系統設計、插件的劃分方法、插件的運行管理以及系統集成等內容進行詳細研究，制定合理的技術方案。
基于插件的調度自動化系統人機界面技術方案采用了“平臺+插件”的設計思想。平臺構成了系統運行的框架，定義并實現了插件訪問平臺功能的多個系統接口；插件實現預定義的插件接口以擴展系統的功能。平臺和插件的關系如圖1所示。
調度自動化系統人機界面往往會隨著用戶需求變化對應用進行集成或更新，而其余部分負責對應用的使用提供支撐作用，穩定度相對較高。在本方案中平臺由人機控制臺、插件集成與運行管理層、服務接口適配層、服務接口層和基礎服務層組成；插件層由各個應用組成。
人機控制臺是系統的初始啟動界面，提供用戶登錄系統的相關功能，包括登陸控制、用戶管理和界面管理。插件集成與運行管理層負責對系統中插件的集成和運行控制功能，包括插件的注冊、激活和卸載以及插件運行實例的管理。接口適配層聚集了應用訪問所有后臺服務和數據的接口，接口適配層保證了應用使用服務的簡潔性和透明性：應用只需通過接口提交服務請求，而不需了解接口的實現過程和服務具體的部署信息，適配層會將應用的接口請求委托給低層的服務接口。服務接口層包括了各類應用與后臺服務交互的接口實現，主要有實時庫接口、關系庫接口、畫面刷新服務接口、事件服務接口、日志服務接口、權限服務接口、文件服務接口和定位服務接口?；A服務層主要包括網絡服務和任務管理，提供網絡I/O和線程運行管理功能。圖2是本文針對調度自動化系統提出的基于插件的人機界面系統結構圖。應用插件層由人機界面系統中的各個應用組成，主要包括各種組態應用、集成開發環境、圖形瀏覽器、系統配置管理、事故追憶、報警、數據采集、系統管理、實時庫維護等功能模塊。應用的插件化可以根據OSGi的技術規范進行開發，在使用過程中由OSGi框架實現插件的加載和卸載，通過插件的可插拔特性實現了應用功能的動態部署和在線升級，因此保證了人機界面系統良好的功能擴展性?；诓寮娜藱C界面系統結構如圖2所示。
2.2 插件集成與運行管理
插件的組織管理、系統與插件的交互對于保證基于插件的系統結構的合理有序非常重要。本方案提出了插件集成與運行管理機制，統一負責系統中注冊的插件信息以及插件運行的管理。插件信息包括名字、版本信息、用于界面集成的插件圖標；運行管理包括插件實例的啟動、當前運行實例數等信息。圖3是插件集成與運行管理方案的類圖。
圖3中定義了插件集成管理器和插件運行管理器接口以及應用插件需要實現的接口，其中IBundleInstallManager和IBundleManager代表插件集成管理器和插件運行管理器，由平臺負責實現；BundleActivator、IBundle、IBundleInstanceManager、IBundleFactory和IBundleInstance由應用插件負責實現。各接口的具體定義如下所示：
具體的接口描述如下：
（1）IBundleInstallManager
人機界面平臺應用插件集成接口類，由平臺負責實現，負責插件的集成功能。人機界面在啟動后調用該接口訪問插件發布服務器獲取插件配置信息文件，根據配置信息將插件集成到人機界面特定目錄中。
（2）IBundleManager
人機界面平臺應用插件運行管理接口類，由平臺負責實現，向應用插件提供接口，負責插件信息的注冊和注銷以及運行實例管理等功能。插件信息包括名字、版本等內容；運行實例包括應用插件的運行實例和實例數等信息。
（3）IBundle
插件接口類，由各應用插件實現的管理接口，以實現人機界面對各插件的統一管理，負責提供名字、版本、圖標等插件信息以及插件運行實例的創建、銷毀等功能。
（4）IBundleInstanceManager
插件運行實例管理類接口，由各應用插件實現，具體負責實例的創建和銷毀，對于不同的插件可以實現不同的運行實例管理策略，比如可以定義特定應用插件的最大運行實例數。
（5）IBundleFactory
應用實例工廠接口，由各應用插件實現，負責接收插件實例管理接口的委托請求創建插件運行實例。
（6）IBundleInstance
插件運行實例接口，由各應用插件實現，代表創建的具體運行實例。
上述接口的定義了插件集成與運行管理機制和應用插件的統一開發機制，應用插件只需要實現特定的接口就可以注冊插件信息并在使用中由系統負責插件的運行。
3 系統功能
插件技術的使用給調度自動化人機界面帶來了更大的靈活性，通過引入了插件發布服務器、插件庫和權限管理服務器，本方案實現了以下幾個功能功能：分布式增量集成、運行時部署和更新以及基于權限的應用插件運行機制。為了支持上述功能，本方案插件發布服務部署在后臺服務器上，負責對插件發布的訪問控制。插件發布服務中記錄了系統中需要發布的插件，本方案使用配置文件對全部的插件信息進行統一管理，當系統發布或更新插件時，只需在配置文件中增加新的記錄或修改已有的記錄。插件信息配置文件格式如下：
…….
上述示例展示了插件信息配置文件的格式和內容，配置文件使用xml風格，
插件庫主要負責保存插件資源，并與插件發布服務器配合共同完成插件的發布管理。
權限管理服務負責實現對用戶權限的管理。HMI系統中不同用戶擁有不同的使用權限。本方案擴展權限管理服務器的功能，通過增加插件權限信息定義表定義用戶對應用插件的使用權限信息。插件的使用權限包括用戶信息以及用戶可以使用的插件信息，可以通過權限管理工具配置每一個用戶對應用插件的使用權限，在插件權限信息定義表中插入{用戶名，插件名，插件版本}形式的記錄，如表1所示。
圖4 是實現上述人機系統功能的結構示意圖。
3.1 分布式集成
目前很多人機界面缺乏自動化的集成手段，當進行系統集成和功能升級時，往往通過修改文件配置或程序的方式實現功能集成，然后將集成后的系統拷貝到人機工作站完成集成操作。但是調度自動化系統中人機界面可以部署在上百臺工作站上，在這種情況采取逐點拷貝的方法，大大增加了系統維護的難度；同時拷貝方式也需要暫時停止使用人機界面，給用戶造成了使用上的不便。
本方案實現了插件的自動化集成功能：當人機界面啟動時，首先從插件發布服務器獲取插件信息配置文件，然后根據配置信息判斷某個插件是否已集成或需要更新決定是否下載。
與基于拷貝的集成方式相比，分布式增量集成只需要在工作站部署人機界面平臺，當系統啟動時會根據插件配置信息自動完成插件下載集成操作，大大減輕了系統的維護工作。人機界面分布式集成序列圖如圖5所示。
3.2 運行時部署和升級
基于插件的人機界面具有運行時部署和升級的功能。系統在啟動后向插件發布服務中的發布/更新模塊進行注冊，當在運行過程中有新的插件發布或進行插件升級，發布/更新模塊通知人機界面發布或更新的插件信息，人機界面啟動插件集成機制，從插件發布服務器下載發布或更新的插件后進行集成，因此實現了運行時動態部署和升級功能，人機界面運行時部署/升級序列圖如圖6所示。
3.3 基于權限的應用插件運行機制
人機界面的用戶根據其身份擁有不同的使用權限，可以使用不同的應用功能。當前的人機界面在啟動時統一裝入全部功能模塊，不能根據登陸用戶的身份裝入具有使用權限的應用模塊，這種方式加劇了資源的消耗，同時也降低了系統的啟動速度?；诓寮娜藱C界面系統與權限服務配合，可以實現基于權限的應用插件運行機制。人機界面獲取用戶登錄信息后，向權限服務發送獲取該用戶的權限信息請求，根據權限服務返回的用戶權限信息，系統啟動具有使用權限的應用功能插件?；跈嘞薜膽貌寮\行機制如圖7所示。
4 應用案例
基于本方案的調度自動化系統人機界面已在中國石油油氣調控中心進行了應用，圖8顯示了利用插件技術實現在控制臺中集成畫面瀏覽器應用的過程。圖8中a沒有集成畫面瀏覽器功能，而b為系統維護人員發布畫面瀏覽器應用后，控制臺通過運行時部署機制自動實現了功能集成，工具欄上出現了代表畫面瀏覽器的圖形按鈕。整個集成過程人機界面無需重新啟動，極大地方便了用戶的使用，提高了效率。
5 結束語
本方案提出了基于Java OSGi插件技術的調度自動化系統人機界面設計方案，具有松耦合、易擴展的特點。方案實現了基于插件的系統結構和插件管理機制，可以進行系統的在線集成和升級；同時通過引入插件管理服務和權限管理服務，實現了分布式集成、運行時部署和更新以及基于權限的應用插件運行功能。本方案具有較強的擴展性，通過動態部署插件，可以在線進行系統擴展和升級。目前已經實現了基于本設計方案的人機界面，并在電網調控中心、中國石油油氣調控中心進行了應用，實踐證明本方案能夠實現人機界面功能模塊的“即插即用”，減少因功能升級對用戶的干擾，具有很好的可擴展性。
需要指出的是，雖然本方案基于Java OSGi技術進行設計與實現，但是對于使用其他編程語言實現基于插件的人機界面設計方案同樣具有參考價值。
基金項目：
中國石油重大工程技術現場試驗項目：國產油氣管道SCADA系統軟件工業試驗（編號：2015F-1501）。
參考文獻
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作者：祁國成 黃河 戚麟 閆峰 陳鵬 戚菁菁
人機界面監控系統管理論文 篇3：
基于嵌入式工控觸摸屏的工業鍋爐水位控制系統平臺設計
摘 要：本文介紹了一種基于PLC與工業觸摸屏（人機界面）搭建的工業鍋爐水位自動化控制系統，并提供了整體方案設計、器件選型以及程序設計。該系統已設計完成并交付使用，實踐證明對于提高工業鍋爐自動化控制水平，降低運營維護成本，減少故障率起到了重要作用，具有一定推廣價值和意義。
關鍵詞：工業鍋爐水位控制；PLC；觸摸屏；人機界面
工業鍋爐廣泛的應用在發電、化工、礦石、造紙等各大重要的國民經濟領域中，穩定可靠的水位控制系統是保障其安全運行的重要條件之一，也是整套控制系統的核心環節。如果鍋爐水位過高，則會導致蒸汽攜帶過多水分，增加溢出的可能性，引起軸封破裂，渦輪葉片折斷等嚴重事故。如果水位過低，則易燒干鍋、破壞水冷管壁，甚至引發爆炸。
一、工業鍋爐水位的控制要求
在鍋爐運行中，操作人員應該確保時刻通過水位表監視鍋內的水位情況：只要實際水位高度與給定水位之間出現了偏差，就需要立即進行人工干預。開打或關小給水閥門，使水位恢復到給定值。鍋爐水位應經常保持在正常水位線處，在正常水位線上下50mm之內波動[1]。本文從經濟性和實用性兩個方面考慮，采用PLC+觸摸屏方案對工業鍋爐水位進行控制。
二、PLC+觸摸屏應用方案及選型設計
（一）PLC和觸摸屏的基本特點
PLC在工業、礦業、加工制造業等各方面有著極為廣泛的使用，民用方面比如洗衣機、智能電梯，智能樓宇也用得很多，實質上是一種專門用于工業控制領域的計算機。觸摸屏也被稱為“人機界面”，軟件包括：即按照人機界面硬件進行定制化的系統軟件和運行于PC機Windows操作系統下的工業組態軟件?？膳c各類工業PLC、工控模塊、智能儀表、傳感器相連組成控制網絡系統。
（二）方案選型設計
PLC選擇的是三菱PLC控制器FX1N，該PLC采用220AC供電，帶一組232接口和485接口，輸入16點，輸出16點，為繼電器輸出合計32點。內置時鐘，含2路AD輸入，支持6通道高速脈沖輸入。支持RS無協議通訊，繼電器采用5A大電流繼電器，內含24VDC 100MA電源輸出可以接控制端傳感器之類負載[2]。
觸摸屏選擇的是臺達DOP-B07S410，這款觸摸屏硬件核心采用了ARM A8處理器系列CPU，底層軟件核心采用嵌入式操作系統Linux2.6內核。實時數據庫系統、人機界面、控制算法等均設計成獨立模塊，可根據不同的用戶需求進行剪裁；具有豐富的編程功能，支持功能塊、梯形圖、C語言腳本編程等多種編程方式；支持多臺人機界面設備之間的冗余功能。具備完善的數據庫系統管理功能，支持實時數據庫和歷史數據庫管理功能。
（三）系統軟件設計
基于集中控制分散管理的思想，我們將系統分為三層：（1）系統應用層。主要通過觸摸屏所提供的工業控制組態軟開發平臺來實現：系統的輸入參數的設置與錄入、實時運行過程的監控、實時數據刷新與保存、數據曲線與報表的生成與打印、歷史數據的管理與調用、障礙信息的處理與報警等功能；（2）邏輯控制層。通過PLC的CPU模塊、數字量信號輸入輸出模塊、模擬量信號輸入輸出模塊、數字通信模塊、功能模塊來實現：各種控制邏輯、控制時序與控制功能，前端數據信號的采集與處理，控制算法和流程的設計，異常報錯的處理；（3）設備驅動層。由溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器、壓力調節閥、變送器等檢測單元和執行單元組成，用來接收PLC傳遞的各種控制指令，執行PLC程序的相關動作，以達到控制的最終目的。
同時，整個系統向用戶提供了2套控制模式，并可靈活切換以滿足現場應用要求。在手動控制模式下，操作人員可以實時監控整個系統的運行流程，報警信號及電氣保護情況，并可完全以手動的方式打開或關閉任何設備。在自動控制模式下，操作人員可以離開現場，由系統自動完成各種設備的打開與關閉，按設定好的控制參數值來自動調節，并完成整個監控過程的控制。
本系統采用了結構化編程思想，主循環程序為OB1，負責調用數據采集、控制輸出、報警、連鎖等子程序功能模塊，并循環執行。應用程序子模塊FC2負責控制整個工業鍋爐水位控制的連鎖動作；FC3模塊負責蒸汽流量值與蒸汽密度值的采集與計算；FC5模塊負責調解水位、轉速值的采集與自動調整；FC7模塊負責輸入輸出模擬量的對比、檢測與修正[3]。
（1）數據采集。負責采集并存儲鍋爐水位系統運行過程中產生的全部數據。采集變送器的輸入信號，將模擬量轉為數字量，并寫入數據塊中；將采集的數據原始值轉化為工程量，包括工程偏移量、工程最小值、工程最大值，并寫入數據塊中。計算給煤量的二次量，并設置爐排轉速與寬度，轉換系數等；（2）控制輸入輸出模塊。在自動控制狀態或手動控制狀態下，進行當前狀態的判斷，并負責從PID控制輸出操作器讀出操作量，并寫入AO模塊相應的地址上進行數模轉化，完成后將控制信號輸出到操作器的輸入端加以執行；（3）連鎖輸出及運行報警模塊。連鎖輸出功能是為了杜絕重大危險隱患而做的保護措施。即當出現不可預知的人為或非人為因素而導致供水不充分引起干燒時，連鎖功能立刻輸出緊急停爐信號，避免出現干燒所產生的爆炸或坍塌等嚴重事故。一但系統檢測到停爐信號，將按固定順序關閉鼓風機、電機、爐排機、總開關，整個系統處于停滯狀態并發出緊急報警信號通知操作人員處理。
三、結束語
本系統通過PLC與觸摸屏（人機界面）結合的方案，實現了工業鍋爐水位的三層控制系統，該系統已設計完成并投入使用，經實際運行檢驗，確實提升了控制系統的穩定性和精度，增強了可靠性，對節約生產成本，減輕操作人員的工作量，提高經濟效益等方面產生了重要的作用，具有極高的推廣價值和意義。
參考文獻：
[1]王卓，付冬梅，劉德軍.鍋爐汽包水位控制系統的研究[J].自動化儀表，2006（11）.
[2]王衛兵，高俊山，韓劍輝.可編程控制器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2000.
[3]廖常初.PLC梯形圖程序的設計方法與技巧[J].電工技術，1998.
[作者簡介]連迅（1976-），男，碩士，工程師，主要研究方向：機電一體化技術、嵌入式系統設計。
作者：連迅