基于RSView实现船舶能量管理系统网络管理的研究＊

2012-06-07高忠峰杨宣访

舰船电子工程 2012年10期

高忠峰杨宣访钱美

（海军工程大学电气与信息工程学院武汉 430033）

1 引言

船舶能量管理系统的实现依赖于计算机网络提供的稳定可靠的数据传输服务，因此网络管理和控制技术［1～2］是船舶能量管理系统必须的重要技术之一。

国内大型船舶能量管理系统一般采用二层网络体系结构：上层为基于高速以太网络的管理层，它将各区域控制中心互联，组成一个上层系统实现管理及智能操控；下层为基于现场CAN总线的设备层，实现了发电自动化、监测报警、输配电监控保护、主要设备监控管理等功能［3］。上层与下层各区域网之间采用网关联接，通过上、下二层网络将中央控制中心、分区管理站点互联成系统，组成了船舶电力系统控制、监测、管理及保护一体化的网络型分布式能量管理系统［4］。

目前，基于组态软件的方式来实现船舶上网络管理的方法几乎很少，在自动化领域作为人机界面的组态软件种类繁多，如著名的组态软件：Rockwell的RSView32，西门子公司的 Wincc，Ci公司的Citect，国产的组态软件“组态王”、北极星等［5］。Rockwell公司的 RSView32组态软件［6～9］，几乎涵盖了以上软件的大部分优点：对现场备有直接驱动、DDE （dynamic data exchange）、OPC（OLE for Process Control）三种驱动方式；VBA功能强大，这些功能极大地方便了用户的使用和进一步开发［10］。本文是基于RSView32设计出了船舶的网络管理界面，并对功能及实现进行了分析。

2 RSView32的功能特点

Rsview32提供了建立一个有效的监视以及管理系统所需的全套工具。它主要有以下几个特点。

1）拥有完善的组态软件和多样的功能

RSView32组态软件能够提供工业标准的数学模型库和控制功能库，具有灵活的组态模式。它对信息数据的处理灵活方便，安全可靠。

2）界面的显示和自带的功能比较丰富

常用的一些作图和编辑工具都可以由RSView32组态软件来提供，并且还能提供趋势图、历史曲线、组数据分析图等；画面丰富多彩，为编制功能强大的人机界面提供了保证。

3）通信功能比较强大

它在提供DDE、直接驱动、OPC等数据访问方式的同时，通过以太网与其他系统交换数据也是一种方式。

4）任务操作多样化、数据库管理及资源共享

RSView32组态软件充分利用面向对象的技术和ActiveX动态链接库技术，方便灵活地实现多任务操作。RSView32支持ODBC数据库，能完成数据的共享。

3 RSView32网络监控界面图设计

3.1 配置准备

基于RSView32组态软件将网络内主要信息设备的状态、性能等参数进行集中组态，以实现集中监控、集中维护和集中管理，使得维护体制由分散的、人工的走向了集中和自动化的维护，实现了少人或无人值守的方式。应用Review设计能量管理系统信息网络监控界面图之前，需要进行相关的配置。包括：logic5000配置和RSLink关联。其中，logic5000配置主要是添加硬件设备（例如交换机等），RSLink关联是将所创建的工程条目（Topic）与相应的PLC设备关联。

3.1.1 logic5000配置

1）添加交换机

RSLogic 5000软件的 Add-on profile（AOP）功能允许用户建立与交换机的I／O（CIP）连接，并配置和监视交换机。

进入RSLogic 5000按照以下过程在控制器的I／O组态树中添加交换机：

（1）打开控制器将要监视交换机的工程文件；（2）选择控制器与交换机进行通讯的以太网模块。

2）配置变量

配置交换机各种变量，包括端口的状态，端口利用率，报警等如图1所示。

3.1.2 RSLink关联

使用RSLink将一个工程条目（Topic）与相应的PLC设备关联，以便于RSView能够通过该条目访问相应的PLC。步骤如图2所示。

1）菜单选择“Topic Configuration”进入配置界面

2）根据需求创建条目并与PLC设备关联

3.2 RSView的功能应用

RSView功能有很多，本设计并不是所有都能用到。在设计网络监控界面图时，使用到的有：创建OPC节点，创建标记，创建图形显示，创建图形显示的动画，配置趋势等。

3.2.1 创建网络节点

1）在“项目管理器”中，打开“系统”文件夹。

2）执行以下某个操作来打开“节点”编辑器：双击“节点”图标右击“节点”图标，然后单击“显示”并选择节点填写节点相关信息。

3.2.2 创建按钮

使用“按钮”工具创建按钮。可以将RSView32命令附加到按钮，以便在按下和松开时能触发操作。可以在按钮上应用可见性、颜色、水平和垂直滑块、水平和垂直位置、宽度、高度和动画。创建“配置管理”和“流量统计”按钮，创建完的按钮后，可以根据设计的原理单击“流量统计”或“配置管理”，将进入相应的模块界面。

3.2.3 创建流量统计

创建流量统计能直观地显示出交换机端口的利用率。这里将使用到RSVview的趋势控件，创建趋势对象：1）打开“图形显示”编辑器。2）执行以下某个操作来选择“趋势”画图工具：打开“对象”菜单，单击“高级对象”，然后单击“趋势”。单击“画图工具”工具箱中的相应按钮使鼠标指针将转为“趋势”画图工具。3）拖动鼠标，按所需趋势的大小创建一个框。松开鼠标按键后，将显示“趋势”对话框。4）按下面的介绍配置趋势。

配置时间轴、纵轴和趋势外观的其他方面：1）在“趋势”对话框，单击“趋势设置”选项卡。2）填写各框。查看后页主题以了解各框的信息。3）单击“确定”。如图3所示。创建完毕后，可以直接点击流量统计界面查看流量信息。

图3 创建流量统计界面图

3.3 监控网络的拓扑结构

该界面为基于以太网的管理层，每台交换机连接其他网络设备，交换机之间构成环形回路。图4为设计完成的能量管理系统信息网络监控界面图。

图4 网络监控界面图

4 船舶网络管理功能的实现及分析

根据船舶电力系统中网络［11］的特点，根据需求将网络管理主要划分为4大功能模块。

1）配置管理，该功能主要是组织船舶网络运转所需要的数据和资源，监控当前网络配置并根据不同的情况构造和维护船舶网络系统的配置，设置、收集并储存各种参数。具体如下：

根据自行设计的界面，点击界面图中的“配置管理”，可进如IE配置界面，通过IE浏览器对交换机进行远程配置管理，如图5所示。当选中界面中的交换机时，在右下方可以显示出该交换机的信息（名称、地址、状态及端口利用率），该信息可以直接明了的呈现给管理者。

图5 交换机信息界面

点击配置管理按钮进入配置管理点击图6中“IP Addresses”（红线圈起的位置）可对交换机的IP地址进行配置。

图6 交换机IP配置界面

管理者可以根据实际需求，对上层以太网网络设备的内部资源的信息进行配置，同时可以根据实际情况改变管理对象的参数。

2）性能管理，该功能用来实现对船舶网络性能的监视和检测，采集相关性能统计数据，并进行分析，可以为船舶网络进一步规划与调整提供可靠的依据，用来保证船舶网络的性能质量。具体功能如下：

（1）性能监控：由管理者定义被管设备（如交换机）及其属性。并对其流量、延迟、温度、CPU利用率、丢包率、内存余量等定时地进行性能数据的采集，并自动生成关于性能的报告；

（2）性能分析：统计并分析历史数据，对性能指标进行计算，并根据计算结果判断性能状况；

（3）可视化的性能报告：根据扫描和处理数据的结果，相应地生成性能趋势曲线，用图形的方式形象地反映结果。

在界面中点击“流量统计”按钮，进入流量统计界面，在对数据进行扫描和处理之后，生成性能趋势曲线，以直观的图形反映性能分析的结果。如图7所示。通过流量统计图可了解到每台交换机以下是各个端口的流量信息，由此估价系统资源的运行状况及通信效率等系统性能，很好的实现了性能管理。

该功能的实现能够估价船舶网络系统资源的通信效率及运行情况等系统性能。包括监控和分析船舶网络和它所提供性能机制。

图7 流量统计界面

3）故障管理，通过界面图中设备上的状态指示灯以及设备间的连线的颜色变化，可了解单个设备乃至整个监控网络的即时状态与故障位置，若网线联接良好，显示为绿线；若网线断开，显示为红线，若交换机工作良好，则交换机上的状态显示灯为绿色；若交换机自身发生故障，则状态显示灯设置为红色，并闪烁，实现了简单、有效的故障管理。

4）安全管理，为了控制对网络资源的访问，以保证网络不被有意或无意地侵害，并保证敏感信息不被那些未授权的用户访问，必须对网络实行安全管理。

为防止无关人员随意配置、修改、删除交换机的变量参数，在进入交换机的配置界面前设置了用户身份验证，用户必须输入正确的帐户和密码，方能对交换机进行配置。