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组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要的加工后，一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上；另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。组态软件的工业控制系统组建过程有：
（1）工程项目系统分析；首先要了解控制系统的构成及其工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求。然后在此基础上进行工程流程的整体规划，包括系统应该实现哪些功能，控制流程如何，需要什么样的窗口界面，要实现怎样的动画效果以及如何在实时数据库中定义数据变量。
（2）设计用户操作菜单；在系统的运行过程中，为了方便的界面之间的切换和变量的提取，通常应由用户根据实际需要建立自己的菜单来方便用户的操作。如：可以制定按钮来执行某些命令或通过其输入数据给某些变量等。
（3）画面设计与编辑；画面设计分为画面建立、画面编辑和动画编辑与连接几个步骤。画面由用户根据自己的实际需要编辑制作，然后将画面与已定义的变量联系起来，一边运行时使画面上的内容随变量变化。用户可以利用组态软件提供的绘图工具进行画面的编辑制作，也可以程序命令即脚本程序自己设计画面。
（4）编写程序进行调试；用户程序编好后，要进行在线调试。在实际调试前，先借助于一些模拟手段进行初调，通过对现场数据进行模拟，检查动画效果和控制流程是否正确。
（5）连接设备驱动程序；利用组态软件编写好的程序最后要实现和外部设备的联接，在进行连接前要装入正确的设备驱动程序和定义彼此间的通信协议。
（6）综合测试；对系统进行整体调试，验收后方可进行投入试运行。在运行过程中如发现问题及时完善系统设计和设备连接。
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4 机车车辆现场监控人机界面总体设计
4.1 机车现场监控系统功能介绍
对机车现场监控系统而言，数据测量/传输的快速性、准确性、可靠性、通讯的灵活性都是至关重要的。以前的机车数据监控仅仅提供现场数据的显示和报警，在各设备上加智能仪表，比较分散，不便于观察机车运行情况和进行及时检修，机车运行数据也无法保存，而这些数据是查清机车故障原因和检修的重要依据；智能仪表的各种操作，如调零、限值、精度都因环境和人为因素，影响了简单仪表的显示、报警功能，加之工作现场环境恶劣（高温、震动、电磁波辐射等），导致其实时性、准确性都较差。随着国内现场监控技术的发展，有必要及时更新原来的检测系统。机车监控系统本身有几十个数据采集节点（采用单片微机AT89C51），一个上位工控机负责数据存储和记录，由于采集点多、采集频率较高（20Hz），采用数据总线技术，总线上的数据通常比较拥挤，而系统对数据传输的准确性、报警数据的实时性要求特别高，鉴于此，我们选择CAN现场总线搭建数据平台，它兼具了灵活性、实时性、准确性、可靠性各方面的优势。CAN是控制器局域网络（Controller Area Net）的简称，现在，它已广泛应用于各种工业现场，特别适用于做优化、分析及维护的系统。整个监控系统是由下位机和上位机通过CANH、CANL双绞线进行双向通信。
4.2 系统方案设计
掌握司机人机界面的组成部分及人机界面控制的对象是设计的关键环节。机车控制系统是由中央控制单元（CCU）、司机显示单元（HMI）、牵引控制单元（PCU）、辅助控制单元（ACU）、充电机（BC）、门控单元（DOOR）等组成，所有这些单元的实时状态、故障信息都由司机室人机界面控制或显示在人机界面上。因此在设计中必须要将所有被控对象由人机界面联接并对其实施控制，与此同时系统是由司机和维修人员使用，因此要设置登录权限；确定系统的主要作用是监控，同时也要在人机界面上设置报警显示，故障信息，控制状态信息等。
4.3 登录界面的设计及其权限设置
登录界面设计
用户在打开主机时首先显示登录界面，点击“登录”按钮可进行登录，用户在登录时可分为司机和维护人员，只有分别输入各自的密码才能登陆，在列车运行时只有点击主
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界面的“设置”菜单可进入登录界面，可进行重新登陆进行用户切换或退出，点击“退出”按钮可退出运行系统。
图3
图4
4.4 界面设计及其功能介绍
主界面设计
用户可在运行界面下方点击主菜单按钮进入主界面，主界面主要包括历史事件系统，
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报警记录系统，列车状态系统，互锁系统，牵引检测系统，制动检测系统，设置系统，主控复位系统。点击相应按钮可进入对应系统界面。
图5
4.5 运行界面设计及设计要求
运行界面设计
运行界面可对门控系统，空调系统，供电系统，供风系统，牵引系统，制动系统，和主界面进行查看与操作，当列车进入其他界面时界面始终显示日期，时间，起始站，终点站，接触网电压，列车运行速度。ATC为连接列车的自动控制系统按钮，ATO为列车的自动运行系统，Slip为列车的滑行系统。平均温度显示列车上的平均温度，限速显示列车在某一区段的限制速度，紧急刹车显示列车是否处于紧急刹车状态，如果显示绿色表示列车无紧急刹车，如果显示红色则表示列车施加了紧急刹车。速度表盘显示列车的当前速度，采用表盘形式既可以显示当前速度，也可显示列车的整体速度，方便司机操作和整体查看。牵引力刻度计显示当前列车所施加的牵引力，音量刻度计表示列车上的噪音情况，司机可通过音量刻度计查看当前列车上的噪音以便确定乘客的舒适度，风量显示当前列车供风机风量的大小。公告表示在该区段司机应该注意哪些问题，按下公告按钮可进行查看。跳站表示列车是否要跳过下一站，点击“跳站”会弹出跳站确认及取消。
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图6
4.6 其他界面模块化设计及其功能
门控界面设计
门控界面主要包含列车车门的关闭情况及故障显示，当列车速度低于3km/h时并且至少一侧外门释放或乘客紧急通话/制动被激活时，该界面自动弹出。也可以通过点击“门控”菜单查看车门处于?打开?或?关闭?状态，若开关显示绿色则为关，若显示红色则为打开状态，可通过点击相应车辆实现车门的关闭。点击“故障信息”按钮可显示门控系统的故障信息。
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