现代化人机界面让控制更灵活

图1  Open系列HMI有着强大的性能和不同规格的系统，可以根据用户的需求配置为各种立式嵌入式的控制仪器

　　Mellum是一条多功能运输船。为了能够完成多种多样的物资运输任务，其设备配置也充满了多样性。除了配备消防水炮和破冰器之外，还有其他一些船舶日常操作所需的特殊装备,其中就包括网络系统和特殊的船舶操作技术，使得该船在技术改造后一直保持先进的技术水平。重要的是：船舶控制网络系统更换的新HMI（人机界面）系统不仅要满足当前的技术要求，计划的更新改造方案还要考虑到应尽可能地不用其他辅助设备就能支持数据传输。

每天使用的船舶操作技术

　　长期以来，在机舱中的船舶操控信息都是通过串行电缆进行传输的，能够通过超级终端显示在Windows系统中。将来，计划在船舶的操控系统中采用光纤网络，转换到现代化的过程控制系统中，有计划、有步骤地实现以太网通讯。船长室的工作环境对HMI提出了特殊的要求：它应是一个自我封闭的防爆燃系统，同时还保证能够在海洋环境中可靠使用。船舶的操作和控制系统是R.Stahl公司Open系列HMI中使用非常灵活的Panel PC系统。借助于匹配性能极好的接口技术，这一系列的人机界面不仅仅支持现在的通讯解决方案，而且也能适应未来通讯解决方案的需要。

　　利用这一仪器，能够非常舒适地完成各项船舶自动化操控任务。例如，当发现传感器的设置需要调整时，操控者可以不必再在狭窄的机舱中往返。利用现代化具有防爆能力的、通讯性能极好的仪表控制台，就可以在船长室中对传感器的设定进行调整了。而在过去，则需要回到控制台进行调整设置。采用新技术之后，省略了大量的来回过程。

　　大批量生产的Open HMI的总模块通过了DNV挪威船级社安全认证，不仅有在易燃易爆危险场合中使用的类型，在安全环境中使用的类型也都由独立第三方测试实验室进行了船舶操作和监控试验；其他的设施平台和近海运输设备也都能够获得世界上其他船级社认证。借助于耐海水腐蚀的金属材料，抗振的结构设计和足够的抗电磁干扰保护，保障了所使用的HMI系统在海洋运输中可靠地工作之外，还具有很长的使用寿命。由于其工作环境非常恶劣，因此没有使用传统的硬盘，取而代之的是使用闪存卡。

图2  船舶机舱中的防爆型HMI（中）支持不同的数据通讯方式，提供了舒适的现场操作可能性

模块化易燃易爆安全防护

　　在没有其他特殊要求的情况下，Open HMI可以在船舶上除指挥台以外的各种地方使用，而在指挥台中使用时则还需要进行专门的认证。Open HMI有着强大的性能和不同规格的系统，可以根据用户的需求配置为各种立式嵌入式的控制仪器（图1）。借助于性能强大的PC硬件和大型显示器，能够全面地展示复杂的船舶操作过程。显示屏为19in（1in=0.0254m）的触摸屏。从软件技术方面来讲，由于其开放性平台，使其有着极高的使用灵活性，除了能够采用Windows XP系统之外，也可以根据用户的需求安装Windows XP Professional系统。船舶的操作者可以用25种语言对船舶进行控制，用150种不同的键盘进行操作。

　　Open HMI不仅可以作为标准的独立系统使用，在必要时也可以方便地与控制面板连接起来配套使用。与其他的仪表控制计算机不同，该系列的仪表控制计算机有单独的易燃易爆防护模式；经过专业培训人员有目的地更换仪器中的个别元器件，可以对仪器设备进行自我维护和修理。而传统的HMI在易燃易爆危险场合中，在修理或者更换配置时必须完全拆卸下来，离开危险环境（如防爆安全等级Ex m）；或者在受到严格监控的条件下进行修理（如防爆安全等级Ex q）。在Open HMI系统中，每一个零部件都最佳地满足了防爆安全等级的要求，从而使得在易燃易爆危险场合中费时费力的仪器检修工作变得更加轻松方便了。

　　该系统中的少数零部件满足了Ex m级的要求（反向浇铸）；有些元器件，例如CPU和网络元器件满足了Ex d级的要求，连接用的电路板满足Ex e级或者Ex i级的防爆要求。接线盒的安全保护等级为Ex e，提供了与2.0版USB 16GB闪存驱动连接的能力，也满足了大量数据存储的需要。除了两个2.0版USB接口之外，该仪器还有两个串行接口，一个以太网连接接口和键盘、轨迹球以及条码和卡片识读设备的接口，其轻巧的外壳无需特殊的认证许可。

　　Stahl公司的产品在出厂时，为用户配备防爆安全保护HMI系统的是DNV挪威船级社认证证书。依据其灵活的通讯能力，性能强大的硬件和软件，操作非常舒适的触摸屏和具有众多优点的结构设计，使得Open HMI支持不同的数据通讯方式（图2），在船舶操作和可视化方面成为一个新的里程碑，提供了属于未来的解决方案。

船舶现代化改造中的五点技巧

　　技巧1：在定期对船舶进行现代化技术改造时，应注意技术改造使用的所有元器件具有升级换代的能力。例如安装在Mellum船舶上的HMI就带有串行接口，随着技术的发展将来也会通过以太网接口进行通讯。

　　技巧2：海洋运输船舶要求结构非常坚固，有些机械装配的解决方案比电气自动化技术方案更有利。

　　技巧3：采取有效的措施保障工作环境恶劣的船舶正常运行，例如选择耐海水腐蚀的材料，足够的电磁干扰防护以及使用对机械影响因素不敏感的闪存卡替代IT技术中常规的硬盘。

　　技巧4：是否满足海运安全是由挪威船级社DNV认证来确认的。船舶技术改造的新装备在出厂时带有DNV认证证书或者类似的认证，以便能够顺利地使用这些元器件。

　　技巧5：防爆系统的维护保养和改造一般都比较困难，而安装使用具有防爆保护的单独元器件会使这一工作变得非常简单。Open HMI系统就是一个很好的例子，其各个元器件都满足一定的防爆等级要求，从而使元器件、模块的更换工作更加简单。

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