張積洪，徐海中

(中國民航大學航空自動化學院，天津 300300)

基于組態(tài)王的機場地面電源計量設(shè)備故障監(jiān)控系統(tǒng)

張積洪，徐海中

(中國民航大學航空自動化學院，天津 300300)

利用組態(tài)王軟件設(shè)計機場地面電源計量設(shè)備的上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)，下位機采集的數(shù)據(jù)存入SQLite數(shù)據(jù)庫，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C故障監(jiān)控系統(tǒng)的SQL Server數(shù)據(jù)庫。利用RS-232串口實現(xiàn)西門子GSM TC35通信模塊與上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)通信。當計量設(shè)備發(fā)生故障以及場務(wù)人員在使用機場地面電源給飛機供電過程中違反操作規(guī)程時，故障監(jiān)控系統(tǒng)立刻發(fā)生報警，并將報警信息通過電子郵件和短消息的形式發(fā)送給相關(guān)人員，短消息通過與上位機相連的TC35模塊發(fā)送。

組態(tài)王;機場地面電源;SQL Server;TC35

為響應國家大力倡導的“節(jié)能減排”，發(fā)展“低碳經(jīng)濟”的戰(zhàn)略方針，越來越多航空公司的航班在航前、過站、航后等地面等待時間使用地面電源設(shè)備(Ground Power Units，GPU)代替飛機輔助動力裝置(Auxiliary Power Units，APU)的方式給飛機供電［1］。航空器在使用GPU過程中，需要對其用電量進行計量，目前多數(shù)采用的是人工抄表方式，該方式造成人力和物力的巨大浪費，缺少客觀公平性和足夠的信任度。為解決上述問題，設(shè)計了一種智能計量設(shè)備，該設(shè)備在獨立于人為因素干擾下對GPU給航空器供電的用電量進行客觀精確計量。文中主要介紹利用組態(tài)王6.53開發(fā)計量設(shè)備上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)的過程。傳統(tǒng)基于組態(tài)王的上位機監(jiān)控系統(tǒng)，采用RS-232或RS-485等方式實現(xiàn)與下位機各種數(shù)據(jù)采集模塊或采集板卡的通信。但該通信方式對工作環(huán)境要求比較高，傳送速率隨距離的增長而減小，由于距離原因使用場合受到許多限制，為了克服以上缺點，采用網(wǎng)絡(luò)通信方式，實現(xiàn)下位機SQLite數(shù)據(jù)庫和上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)的SQL Server數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)交換。

1 計量設(shè)備總體結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

地面電源設(shè)備 (GPU)將380 V市電變頻變壓給飛機提供400 Hz電源和給空調(diào)機組供電。系統(tǒng)工作過程如下，開機初始化系統(tǒng)，自檢相關(guān)設(shè)備，自檢成功則待機，失敗則記錄故障并停機;當飛機?？亢?，機務(wù)人員在人機接口處刷卡，輸入密碼，使用的卡超出3年或者密碼錯誤報錯，如果正確則計量設(shè)備開始系統(tǒng)自檢，自檢成功則啟動設(shè)備，下位機WinCE發(fā)送命令給控制器通過PLC使強電空氣開關(guān)閉合，開始給飛機供電，計量設(shè)備開始分別對400 Hz電源和空調(diào)機組用電量進行計量，二者互不干擾。

圖1 機場地面電源計量設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

Win CE控制下位機各智能傳感器實時測試電氣柜的溫度、濕度、是否漏水等參數(shù)，并將測得數(shù)據(jù)通過RS-485串口通信方式存入下位機SQLite數(shù)據(jù)庫中。利用以太網(wǎng)實現(xiàn)上位機SQL Server數(shù)據(jù)庫和下位機數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。考慮到計量設(shè)備一年四季在全國各大機場連續(xù)工作，溫度和濕度因各地氣候不同而千差萬別，所以必須實時監(jiān)控電氣柜的溫度和濕度，當超過正常范圍時故障監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)出報警信息［2］，報警信息包括設(shè)備號，使用設(shè)備飛機的航班號，所屬航空公司，故障代碼。故障代碼及對應故障如表1所示。

一旦發(fā)生報警，所有報警都必須通過E－mail形式和西門子GSM模塊TC35以SMS形式發(fā)給相關(guān)部門和人員。所有報警信息都必須自動保存到指定文件夾里，并同時打印成紙質(zhì)版本保存下來供今后查看處理。在報警的同時給下位機發(fā)送通過PLC實現(xiàn)各種保護操作的命令，如溫度過低則打開加熱設(shè)備開關(guān)，溫度過高則開啟排風設(shè)備，當發(fā)生漏水時斷開空氣開關(guān)實現(xiàn)對電氣柜的保護。

表1 故障代碼與類型

2 關(guān)鍵技術(shù)

組態(tài)王 (KingView)具有良好交互性的用戶界面。用戶可在開發(fā)環(huán)境中進行系統(tǒng)設(shè)計與軟件開發(fā)，監(jiān)控畫面設(shè)計優(yōu)化后，需要做動畫連接，使畫面中的圖形對象與被監(jiān)控的實時變量之間相對應地關(guān)聯(lián)起來。

實現(xiàn)變量的動態(tài)顯示關(guān)鍵之處在于建立數(shù)據(jù)庫。組態(tài)王利用其SQL訪問功能實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)和其他ODBC數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳輸［3］。數(shù)據(jù)庫和組態(tài)王變量之間的聯(lián)系是依靠組態(tài)王SQL訪問管理器來建立的［4］。數(shù)據(jù)庫中表格的創(chuàng)建利用組態(tài)王的表格模板來完成。通過記錄體建立數(shù)據(jù)庫表格和組態(tài)王之間的聯(lián)系，組態(tài)王具有通過記錄體直接操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的權(quán)限［5］。

3 軟件設(shè)計

上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)是用組態(tài)王6.53軟件設(shè)計的。主要由用于用戶管理的系統(tǒng)首頁和用于實時監(jiān)控報警前臺面板以及后臺數(shù)據(jù)庫三部分組成［6］。上位機故障監(jiān)控系統(tǒng)的軟件框圖如圖2所示。

圖2 故障監(jiān)控系統(tǒng)框圖

3.1 建立數(shù)據(jù)庫連接

在組態(tài)王工程瀏覽器的SQL訪問管理器中創(chuàng)建記錄體［7］，新創(chuàng)建的記錄體模板如圖3所示。每個記錄體與數(shù)據(jù)庫中的一張表的字段順序和變量類型對應。

圖3 記錄體模板

創(chuàng)建ODBC數(shù)據(jù)源，首先利用SQL Server 2008建立一個名為FaultInformation的數(shù)據(jù)庫，進入控制面板/管理工具/數(shù)據(jù)源 (ODBC)，在系統(tǒng)DSN中創(chuàng)建一個FaultInfo源，關(guān)聯(lián)到創(chuàng)建的 FaultInformation數(shù)據(jù)庫，需要注意的是在添加數(shù)據(jù)庫前確保1433端口處于打開狀態(tài)。

在組態(tài)王對數(shù)據(jù)庫進行任何操作之前，必須首先連接數(shù)據(jù)庫［8］。在系統(tǒng)首頁畫面屬性里面設(shè)置運行時，采用如下函數(shù):SQLConnect(DeviceID，"dsn= FaultInfo源;uid=hai;pwd=123")實現(xiàn)組態(tài)王與SQL Server數(shù)據(jù)庫連接。

3.2 界面設(shè)計

下面以系統(tǒng)首頁和短信報警兩個界面為例說明設(shè)計過程。

3.2.1 系統(tǒng)首頁

系統(tǒng)首頁界面如圖4所示。由于使用該系統(tǒng)的不同人員具有不同的操作權(quán)限，故需在登錄時根據(jù)用戶名設(shè)置對應用于操作的權(quán)限。主要分為三個權(quán)限，擁有最高權(quán)限者可以對系統(tǒng)進行維護和設(shè)計;中等權(quán)限者可以查看數(shù)據(jù)，開啟或關(guān)閉系統(tǒng)設(shè)備;最低權(quán)限者只能查看，不能進行任何操作。部分代碼如下:

圖4 系統(tǒng)首頁

3.2.2 短信報警

在設(shè)計短信報警界面以前，需要將TC35短信模塊利用RS-232與上位機連接，進入組態(tài)王工程瀏覽器/設(shè)備/COM1/新建/設(shè)備驅(qū)動/智能模塊/……操作下去，直到添加好TC35智能模塊，然后設(shè)置串口通信參數(shù)，至此連接完畢。在組態(tài)王工程瀏覽器數(shù)據(jù)詞典中添加對TC35進行操作實現(xiàn)故障信息成功發(fā)送的變量。短信報警界面如圖5所示。

圖5 短信報警

需要注意的是在每次發(fā)送報警信息后都需要將短消息中心號碼重置一遍。

4 結(jié)論

隨著組態(tài)王軟件的發(fā)展更新，其功能日益完善，對工業(yè)自動化的監(jiān)控能力越來越強，廣泛應用于各個工業(yè)領(lǐng)域。目前開始將其引入在民航領(lǐng)域使用，基于組態(tài)王6.55的計量設(shè)備故障監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)試驗本系統(tǒng)實現(xiàn)了多任務(wù)實時處理，準確監(jiān)控機場地面電源計量設(shè)備的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了報警信息高效準確的傳送和對系統(tǒng)的精確控制，軟件運行穩(wěn)定可靠。

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Fault Supervision System of Airport Ground Power Unit Metering Equipment Based on KingView

ZHANG Jihong，XU Haizhong
(College of Automation，Civil Aviation University of China，Tianjin 300300，China)

KingView software was used to design airport Ground Power Unit(GPU)metering equipment's host computer fault monitoring system.All data collected by lower computer were stored in SQLite database.The data were transferred to the host computer fault monitoring system's SQL Server database through the network.The Siemens GSM TC35 was implemented to communicate with the host computer fault monitoring system through the RS-232 serial port.Alarm will be sent right away by the fault monitoring system，when metering equipment is out of order or field service personnel mishandled the operation rules in the process of using the GPU providing power to aircraft.At the same time，the alarm information is sent to the relevant staff by e-mail and Short Message Service (SMS)，and the SMS are issued by TC35 module which is connected to the host computer.

KingView;Ground power unit(GPU);SQL Server;TC35

TP277

B

1001－3881(2014)9－163－3

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.09.045

2013－04－21

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目 (ZXH2012G005)

張積洪 (1956—)，男，碩士，教授，主要研究方向為機場特種設(shè)備及機電一體化。E－mail:xuhaizhongtj@ 163.com。