基于RSView實現船舶能量管理系統網絡管理的研究＊

高忠峰 楊宣訪 錢 美

（海軍工程大學電氣與信息工程學院 武漢 430033）

1 引言

船舶能量管理系統的實現依賴于計算機網絡提供的穩定可靠的數據傳輸服務，因此網絡管理和控制技術［1～2］是船舶能量管理系統必須的重要技術之一。

國內大型船舶能量管理系統一般采用二層網絡體系結構：上層為基于高速以太網絡的管理層，它將各區域控制中心互聯，組成一個上層系統實現管理及智能操控；下層為基于現場CAN總線的設備層，實現了發電自動化、監測報警、輸配電監控保護、主要設備監控管理等功能［3］。上層與下層各區域網之間采用網關聯接，通過上、下二層網絡將中央控制中心、分區管理站點互聯成系統，組成了船舶電力系統控制、監測、管理及保護一體化的網絡型分布式能量管理系統［4］。

目前，基于組態軟件的方式來實現船舶上網絡管理的方法幾乎很少，在自動化領域作為人機界面的組態軟件種類繁多，如著名的組態軟件：Rockwell的RSView32，西門子公司的 Wincc，Ci公司的Citect，國產的組態軟件“組態王”、北極星等［5］。Rockwell公司的 RSView32組態軟件［6～9］，幾乎涵蓋了以上軟件的大部分優點：對現場備有直接驅動、DDE （dynamic data exchange）、OPC（OLE for Process Control）三種驅動方式；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［10］。本文是基于RSView32設計出了船舶的網絡管理界面，并對功能及實現進行了分析。

2 RSView32的功能特點

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

1）擁有完善的組態軟件和多樣的功能

RSView32組態軟件能夠提供工業標準的數學模型庫和控制功能庫，具有靈活的組態模式。它對信息數據的處理靈活方便，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組態軟件來提供，并且還能提供趨勢圖、歷史曲線、組數據分析圖等；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、直接驅動、OPC等數據訪問方式的同時，通過以太網與其他系統交換數據也是一種方式。

4）任務操作多樣化、數據庫管理及資源共享

RSView32組態軟件充分利用面向對象的技術和ActiveX動態鏈接庫技術，方便靈活地實現多任務操作。RSView32支持ODBC數據庫，能完成數據的共享。

3 RSView32網絡監控界面圖設計

3.1 配置準備

基于RSView32組態軟件將網絡內主要信息設備的狀態、性能等參數進行集中組態，以實現集中監控、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，實現了少人或無人值守的方式。應用Review設計能量管理系統信息網絡監控界面圖之前，需要進行相關的配置。包括：logic5000配置和RSLink關聯。其中，logic5000配置主要是添加硬件設備（例如交換機等），RSLink關聯是將所創建的工程條目（Topic）與相應的PLC設備關聯。

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，并配置和監視交換機。

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

（1）打開控制器將要監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模塊。

2）配置變量

配置交換機各種變量，包括端口的狀態，端口利用率，報警等如圖1所示。

3.1.2 RSLink關聯

使用RSLink將一個工程條目（Topic）與相應的PLC設備關聯，以便于RSView能夠通過該條目訪問相應的PLC。步驟如圖2所示。

1）菜單選擇“Topic Configuration”進入配置界面

2）根據需求創建條目并與PLC設備關聯

3.2 RSView的功能應用

RSView功能有很多，本設計并不是所有都能用到。在設計網絡監控界面圖時，使用到的有：創建OPC節點，創建標記，創建圖形顯示，創建圖形顯示的動畫，配置趨勢等。

3.2.1 創建網絡節點

1）在“項目管理器”中，打開“系統”文件夾。

2）執行以下某個操作來打開“節點”編輯器：雙擊“節點”圖標右擊“節點”圖標，然后單擊“顯示”并選擇節點填寫節點相關信息。

3.2.2 創建按鈕

使用“按鈕”工具創建按鈕。可以將RSView32命令附加到按鈕，以便在按下和松開時能觸發操作。可以在按鈕上應用可見性、顏色、水平和垂直滑塊、水平和垂直位置、寬度、高度和動畫。創建“配置管理”和“流量統計”按鈕，創建完的按鈕后，可以根據設計的原理單擊“流量統計”或“配置管理”，將進入相應的模塊界面。

3.2.3 創建流量統計

創建流量統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，創建趨勢對象：1）打開“圖形顯示”編輯器。2）執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”工具箱中的相應按鈕使鼠標指針將轉為“趨勢”畫圖工具。3）拖動鼠標，按所需趨勢的大小創建一個框。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。創建完畢后，可以直接點擊流量統計界面查看流量信息。

圖3 創建流量統計界面圖

3.3 監控網絡的拓撲結構

該界面為基于以太網的管理層，每臺交換機連接其他網絡設備，交換機之間構成環形回路。圖4為設計完成的能量管理系統信息網絡監控界面圖。

圖4 網絡監控界面圖

4 船舶網絡管理功能的實現及分析

根據船舶電力系統中網絡［11］的特點，根據需求將網絡管理主要劃分為4大功能模塊。

1）配置管理，該功能主要是組織船舶網絡運轉所需要的數據和資源，監控當前網絡配置并根據不同的情況構造和維護船舶網絡系統的配置，設置、收集并儲存各種參數。具體如下：

根據自行設計的界面，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、狀態及端口利用率），該信息可以直接明了的呈現給管理者。

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

管理者可以根據實際需求，對上層以太網網絡設備的內部資源的信息進行配置，同時可以根據實際情況改變管理對象的參數。

2）性能管理，該功能用來實現對船舶網絡性能的監視和檢測，采集相關性能統計數據，并進行分析，可以為船舶網絡進一步規劃與調整提供可靠的依據，用來保證船舶網絡的性能質量。具體功能如下：

（1）性能監控：由管理者定義被管設備（如交換機）及其屬性。并對其流量、延遲、溫度、CPU利用率、丟包率、內存余量等定時地進行性能數據的采集，并自動生成關于性能的報告；

（2）性能分析：統計并分析歷史數據，對性能指標進行計算，并根據計算結果判斷性能狀況；

（3）可視化的性能報告：根據掃描和處理數據的結果，相應地生成性能趨勢曲線，用圖形的方式形象地反映結果。

在界面中點擊“流量統計”按鈕，進入流量統計界面，在對數據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果。如圖7所示。通過流量統計圖可了解到每臺交換機以下是各個端口的流量信息，由此估價系統資源的運行狀況及通信效率等系統性能，很好的實現了性能管理。

該功能的實現能夠估價船舶網絡系統資源的通信效率及運行情況等系統性能。包括監控和分析船舶網絡和它所提供性能機制。

圖7 流量統計界面

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

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

為防止無關人員隨意配置、修改、刪除交換機的變量參數，在進入交換機的配置界面前設置了用戶身份驗證，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

該功能的實現對船舶網絡資源的訪問進行了有效地控制，可以保證網絡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的用戶訪問。

以上該界面能夠反應各層網絡設備及整個網絡結構的工作狀態和故障信息，能對整個網絡系統進行有效的管理。比起以往船舶上簡單的監控，本設計實現了創新，運用RSView組態軟件更省時，更快捷實現了船舶的網絡管理，保證了船舶整個電力系統能夠有效地運行。

5 結語

本文利用RSView32設計的船舶網絡監控系統，可以以簡單而有效的方式實現船舶的網絡管理，可以直觀的顯示設備的狀態及運行情況，監控網絡設備和分析數據，能夠很好的實現船舶的網絡管理，為船舶的運行提供了有力的保障。

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