论文部分内容阅读
摘 要：机车修造离不开人的参与，如何提高个人对机车的认知、对技术知识的良好掌握是做好员工培训的重中之重，从而促进机车修造企业高质量发展。本文以HXD2C机车司机显示屏为例，描述了如何运用MCGS软件将两者有机结合到一起，制作HXD2C型电力机车司机的操作显示界面，通过对司机显示屏仿真及对各类信息、功能的介绍讲解为机车修造作业人员及机车司乘人员深入学习了解机车提供了新的有效手段，使理论学习得到实践，提升了学习兴趣和学习印象。
关键词：机车;MCGS;司机显示屏;培训
0 引言
高质量的机车修造水平是保障铁路安全及平稳运用的基础，这就要求了机车修造作业人员对机车的全面认识，对技术技能的良好掌握。目前多种型号机车的存在也要求司乘人员要加强学习，从而保证行车安全。为了使机车修造人员及司乘人员更加深刻且系统的学习，利用组态软件MCGS低成本、灵活高效、形象直观的优点对司机显示屏仿真，通过对仿真内容的深入解析达到培训学习的目的。
1 MCGS软件简介
MCGS是一套基于Windows平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，它为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS组态软件主要包括主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五大部分（如图1所示）。
MCGS软件可以记录报警数据并实现报警显示。MCGS把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。此外，MCGS软件还可以产生多种动画效果，用户可以选择不同的动画效果来反映数值或状态的改变，例如：图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁等。
2 司机显示屏的设计基础
司机显示屏的设计需要通过对显示屏的功能分析、界面结构设定、网络数据分析、变量的设定及分类等几部分进行思考从而实现仿真功能贴合实际，达到培训学习的目的。
2.1 司机显示屏功能
电力机车功能结构复杂且设备数量较多，如果驾驶室内需要司机实时查看并控制的仪表设备数量过多，就很容易导致司机产生疲劳，不利于安全行车。
列车司机显示单元是列车上完成人机对话系统信息显示的重要单元，为驾驶员的操作及铁路安全运行提供信息保证。司机显示屏尺寸很小，却需要显示出大量列车状态信息。为了将庞大的数据信息通过同一块平板显示器显示出来，必须对列车信息进行合理的分类，每个界面只显示一类信息，在不同信息界面之间可以进行切换操作。在每一类信息界面中可以通过模块的填充颜色变化、可见度、闪烁以及数据框等方式来显示车辆各部件的运行状况及参数，这样可以让司机更直观地查看车辆信息。
2.2 司机显示屏结构
HXD2C型电力机车司机显示屏可分为三大基本区域，即屏幕功能选择区、数据区和全局信息区。
2.2.1 屏幕功能选择区
屏幕功能选择区包括两层，上方一层是屏幕功能的主选择按钮，下面一层显示目前选择的屏幕功能显示区的子功能选项。
2.2.2 数据区
本区域显示目前选择的界面的过程数据。此区域的标题栏部分显示机车编号和实时日期、时间。
2.2.3 全局信息区
两个状态指示，并且每个屏幕都能显示：事件指示（左侧）显示实时的机车故障状态。主断断开状态显示（中间）显示是由于故障还是人为原因断主断。操作状态显示（右侧）显示目前实时进行的操作状态。
2.3 网络数据的功能
机车信息的变化是通过显示屏中模块的颜色变化、可见度和标签内数据的数值等信息状态的改变来体现的。机车每一个状态信息的改变都对应着一个数据当前值的改变。当某一数据值发生改变时，显示屏上会出现相应的变化，司机就通过这些变化来了解对应设备的当前状态信息。
例如，当“列车向前”变量的值为“1”时，代表车辆向前行驶且左侧驾驶室为占用驾驶室，此时在主界面左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向向前;当“列车向后”变量的值为“1”时，代表车辆向后行驶且右侧驾驶室为占用驾驶室，此时在主界面的左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向向后;当该数据值为“0”时，代表车辆处于零位，此时在主界面的左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向指向两侧。
数据信息则通过与其相关联的标签在屏幕上显示出具体数值，司机通过標签显示的数值来了解对应变量的当前值。例如，车速标签与“车速”变量相关联，列车监控系统将检测到的当前车速循环赋值给“车速”变量，列车的运行时速就可以通过车速标签显示在屏幕上。
显示屏内所有显示列车状态的信息都关联着变量，要将列车状态尽可能详细地通过屏幕显示出来，就需要数量庞大的数据变量。列车监控系统将采集到的列车信息通过数据网络发送给处理器，屏幕显示的软件系统将处理器采集到的各数值赋值给对应的变量，变量是与对应模块关联在一起的，这样就将列车的网络数据与显示屏中模块关联起来，实现了通过屏幕来显示列车各类状态信息的目的。
3 显示屏部分界面简介
3.1 主界面
接通电源后首先显示如图2所示的主界面。
主界面显示的功能有很多，是整个界面设计的核心，反映了当前机车的所有主要信息。这些信息主要包括：
3.2 故障确认界面
当显示屏左下角故障事件指示标志进行闪烁时，点击图标将进入故障确认界面。
3.3 控制-隔离界面
本界面实时显示机车电机变流器及辅助变流器等的状态，除隔离阀外的每个相应的设备可以被手动隔离及解除隔离。如果进行手动隔离及解除隔离，点击相对应的按钮，则DDU向MPU发送指令，并且按钮闪烁5秒钟，5秒钟后返回显示状态，可以看出机车是否执行了手动隔离/解除操作。
3.4 过程数据概述界面
本界面显示机车相关的过程数据，如果有重联机车，点击相应的重联机车即可显示相关重联机车的过程数据。
3.5 辅助界面
根据HXD2C机车高压电气原理图中的“辅助电路”原理绘制而成，但其中的除QA-TP2-PP，QA-PC-CAB，QA-PC-MWD，QA-HVAC1，QA-HVAC2不能提供其状态值。
4 结论
基于MCGS的司机显示屏仿真充分利用了组态软件MCGS的强大功能，提供给机车修造人员与司乘人员新的培训体验，是一种进步与创新。通过对各界面的学习与深入研究可以系统性的掌握机车原理与作业知识，提升了学习人员的专业素质，利用生动形象的画面也激发了学习人员的兴趣。
参考文献：
[1]MCGS参考手册[Z].北京昆仑通泰自动化软件科技有限公司，2005
[2]张曙光.HXD2型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009.
[3]肖威.PLC及触摸屏组态控制技术[M].北京：电子工程出版社，2010.
[4]曹辉，马栋萍，王暄.组态软件技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.
关键词：机车;MCGS;司机显示屏;培训
0 引言
高质量的机车修造水平是保障铁路安全及平稳运用的基础，这就要求了机车修造作业人员对机车的全面认识，对技术技能的良好掌握。目前多种型号机车的存在也要求司乘人员要加强学习，从而保证行车安全。为了使机车修造人员及司乘人员更加深刻且系统的学习，利用组态软件MCGS低成本、灵活高效、形象直观的优点对司机显示屏仿真，通过对仿真内容的深入解析达到培训学习的目的。
1 MCGS软件简介
MCGS是一套基于Windows平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，它为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS组态软件主要包括主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五大部分（如图1所示）。
MCGS软件可以记录报警数据并实现报警显示。MCGS把报警处理作为数据对象的属性，封装在数据对象内，由实时数据库来自动处理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息通知给系统的其它部分，同时，实时数据库根据用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数据库文件中。此外，MCGS软件还可以产生多种动画效果，用户可以选择不同的动画效果来反映数值或状态的改变，例如：图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁等。
2 司机显示屏的设计基础
司机显示屏的设计需要通过对显示屏的功能分析、界面结构设定、网络数据分析、变量的设定及分类等几部分进行思考从而实现仿真功能贴合实际，达到培训学习的目的。
2.1 司机显示屏功能
电力机车功能结构复杂且设备数量较多，如果驾驶室内需要司机实时查看并控制的仪表设备数量过多，就很容易导致司机产生疲劳，不利于安全行车。
列车司机显示单元是列车上完成人机对话系统信息显示的重要单元，为驾驶员的操作及铁路安全运行提供信息保证。司机显示屏尺寸很小，却需要显示出大量列车状态信息。为了将庞大的数据信息通过同一块平板显示器显示出来，必须对列车信息进行合理的分类，每个界面只显示一类信息，在不同信息界面之间可以进行切换操作。在每一类信息界面中可以通过模块的填充颜色变化、可见度、闪烁以及数据框等方式来显示车辆各部件的运行状况及参数，这样可以让司机更直观地查看车辆信息。
2.2 司机显示屏结构
HXD2C型电力机车司机显示屏可分为三大基本区域，即屏幕功能选择区、数据区和全局信息区。
2.2.1 屏幕功能选择区
屏幕功能选择区包括两层，上方一层是屏幕功能的主选择按钮，下面一层显示目前选择的屏幕功能显示区的子功能选项。
2.2.2 数据区
本区域显示目前选择的界面的过程数据。此区域的标题栏部分显示机车编号和实时日期、时间。
2.2.3 全局信息区
两个状态指示，并且每个屏幕都能显示：事件指示（左侧）显示实时的机车故障状态。主断断开状态显示（中间）显示是由于故障还是人为原因断主断。操作状态显示（右侧）显示目前实时进行的操作状态。
2.3 网络数据的功能
机车信息的变化是通过显示屏中模块的颜色变化、可见度和标签内数据的数值等信息状态的改变来体现的。机车每一个状态信息的改变都对应着一个数据当前值的改变。当某一数据值发生改变时，显示屏上会出现相应的变化，司机就通过这些变化来了解对应设备的当前状态信息。
例如，当“列车向前”变量的值为“1”时，代表车辆向前行驶且左侧驾驶室为占用驾驶室，此时在主界面左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向向前;当“列车向后”变量的值为“1”时，代表车辆向后行驶且右侧驾驶室为占用驾驶室，此时在主界面的左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向向后;当该数据值为“0”时，代表车辆处于零位，此时在主界面的左侧出现黄色图标而且图标中箭头方向指向两侧。
数据信息则通过与其相关联的标签在屏幕上显示出具体数值，司机通过標签显示的数值来了解对应变量的当前值。例如，车速标签与“车速”变量相关联，列车监控系统将检测到的当前车速循环赋值给“车速”变量，列车的运行时速就可以通过车速标签显示在屏幕上。
显示屏内所有显示列车状态的信息都关联着变量，要将列车状态尽可能详细地通过屏幕显示出来，就需要数量庞大的数据变量。列车监控系统将采集到的列车信息通过数据网络发送给处理器，屏幕显示的软件系统将处理器采集到的各数值赋值给对应的变量，变量是与对应模块关联在一起的，这样就将列车的网络数据与显示屏中模块关联起来，实现了通过屏幕来显示列车各类状态信息的目的。
3 显示屏部分界面简介
3.1 主界面
接通电源后首先显示如图2所示的主界面。
主界面显示的功能有很多，是整个界面设计的核心，反映了当前机车的所有主要信息。这些信息主要包括：
3.2 故障确认界面
当显示屏左下角故障事件指示标志进行闪烁时，点击图标将进入故障确认界面。
3.3 控制-隔离界面
本界面实时显示机车电机变流器及辅助变流器等的状态，除隔离阀外的每个相应的设备可以被手动隔离及解除隔离。如果进行手动隔离及解除隔离，点击相对应的按钮，则DDU向MPU发送指令，并且按钮闪烁5秒钟，5秒钟后返回显示状态，可以看出机车是否执行了手动隔离/解除操作。
3.4 过程数据概述界面
本界面显示机车相关的过程数据，如果有重联机车，点击相应的重联机车即可显示相关重联机车的过程数据。
3.5 辅助界面
根据HXD2C机车高压电气原理图中的“辅助电路”原理绘制而成，但其中的除QA-TP2-PP，QA-PC-CAB，QA-PC-MWD，QA-HVAC1，QA-HVAC2不能提供其状态值。
4 结论
基于MCGS的司机显示屏仿真充分利用了组态软件MCGS的强大功能，提供给机车修造人员与司乘人员新的培训体验，是一种进步与创新。通过对各界面的学习与深入研究可以系统性的掌握机车原理与作业知识，提升了学习人员的专业素质，利用生动形象的画面也激发了学习人员的兴趣。
参考文献：
[1]MCGS参考手册[Z].北京昆仑通泰自动化软件科技有限公司，2005
[2]张曙光.HXD2型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009.
[3]肖威.PLC及触摸屏组态控制技术[M].北京：电子工程出版社，2010.
[4]曹辉，马栋萍，王暄.组态软件技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2009.