畢業(yè)設(shè)計(jì)--機(jī)車(chē)車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人機(jī)界面

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　機(jī)車(chē)車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)即就是司機(jī)室計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，因此監(jiān)控人機(jī)界面的功能主要是監(jiān)控整個(gè)機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛各單元的控制，包括故障檢測(cè)、報(bào)警顯示、報(bào)警記錄、列車(chē)狀態(tài)顯示等。在整個(gè)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中首先掌握人機(jī)工程學(xué)的基本內(nèi)容，分析用戶及用戶的工作環(huán)境，同時(shí)掌握在“以人為本”的觀念下利用人機(jī)工程學(xué)對(duì)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)的基本原則及其在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該

2、注意的基本事項(xiàng)。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中可采用兩種方法：一是采用Visual Basic、Visual C++、Delphi等基于Windows平臺(tái)的開(kāi)發(fā)程序來(lái)編制；二是采用監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件來(lái)編制。考慮到各方面的原因，在機(jī)車(chē)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)中采用組態(tài)軟件，組態(tài)軟件有設(shè)置、配置的含義，就是模塊的任意組合，更確切的稱呼應(yīng)該是人機(jī)界面（Human Machine Interface,HMI）/控制與數(shù)據(jù)采集（SCADA）軟件。組態(tài)軟件

3、的功能包括：強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能、良好的開(kāi)放性、豐富的功能模塊、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)、可編程的命令語(yǔ)言、周密的系統(tǒng)安全防范、仿真功能。了解了組態(tài)軟件的功能后它的使用時(shí)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，對(duì)于控制系統(tǒng)的組建過(guò)程主要包括：工程項(xiàng)目的系統(tǒng)分析，設(shè)計(jì)用</p><p>　　關(guān)鍵字：監(jiān)控系統(tǒng) 人機(jī)界面 以人為本 系統(tǒng)分析 </p><p><b>　　Abstract</b><

4、/p><p>　　The train on-site monitoring system is the cab computer measure and control system , so the main function of the on-site monitoring man-machine interface is to monitor the entire locomotive control sys

5、tem control unit of the vehicle, including fault detection, alarm display, alarm recording, the train status display. First we should master the basic content of the ergonomics of the man-machine interface design and ana

6、lysis of the user and the user's working environment, and grasp the basic princ</p><p>　　Key words : on-site monitoring system Human Machine Interface(HMI) people-oriented systems analysis </p>

7、<p><b>　　1 前言</b></p><p>　　在列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)中, 車(chē)載人機(jī)界面是車(chē)載設(shè)備與駕駛員進(jìn)行信息交互的平臺(tái), 是列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。早期地HMI應(yīng)用項(xiàng)目中包含有大量地按鈕開(kāi)關(guān)、指示燈、選擇開(kāi)關(guān)和其它簡(jiǎn)單地控制設(shè)備，功能僅限于啟動(dòng)、停止某個(gè)設(shè)備，并顯示該設(shè)備的狀況。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這也是一種控制系統(tǒng)。這樣的控制系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單，通常由許多繼電

8、器組合在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)?？删幊炭刂破鳎≒LC）的問(wèn)世給HMI監(jiān)控系統(tǒng)帶來(lái)了第一次飛躍?？梢酝ㄟ^(guò)將所需的設(shè)備連接到PLC上來(lái)增加HMI系統(tǒng)的功能。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，HMI系統(tǒng)不僅能夠與停機(jī)的設(shè)備通信，還可知道設(shè)備為何停機(jī)。同時(shí)用戶可以通過(guò)編程終端發(fā)現(xiàn)程序中出現(xiàn)錯(cuò)誤的字節(jié)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，PLC甚至可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)。后來(lái)可控顯示設(shè)備的引入從簡(jiǎn)單的指示燈到七段數(shù)碼管，再到字母顯示管，通過(guò)這些顯示設(shè)備，使得HMI監(jiān)控系統(tǒng)能夠更加準(zhǔn)確地向

9、操作員反映系統(tǒng)的狀態(tài)，從而減少故障診斷時(shí)間。通過(guò)經(jīng)常在老式計(jì)算器上看到的七段式LED顯示屏，用戶能夠更加準(zhǔn)確地獲取設(shè)備地當(dāng)前狀態(tài)信息。早期地準(zhǔn)斷系統(tǒng)能在屏幕上顯示一個(gè)故障地I/O編號(hào)或者某些數(shù)字，用戶需要在手冊(cè)上查找這些數(shù)字，從而得到到底</p><p>　　在系統(tǒng)整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可采用采用Visual Basic、Visual C++、Delphi等基于Windows平臺(tái)的開(kāi)發(fā)程序來(lái)編制或用組態(tài)軟件來(lái)編制?？紤]系

10、統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期和經(jīng)濟(jì)性選用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的人機(jī)界面可提供豐富的畫(huà)面顯示功能和強(qiáng)大的通訊功能讓用戶可以隨時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)工作的流程畫(huà)面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)畫(huà)面；人機(jī)界面系統(tǒng)也能自動(dòng)記錄并保存各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，方便日后查詢、分析。人機(jī)界面還具有報(bào)警功能并允許用戶及時(shí)處理各過(guò)程報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警。人機(jī)界面機(jī)技術(shù)完成了實(shí)時(shí)、高效、簡(jiǎn)潔的工業(yè)控制體現(xiàn)出了現(xiàn)代控制的真正意義。</p><p>　　2 人

11、機(jī)界面與人機(jī)工程學(xué)</p><p>　　2.1 人機(jī)工程學(xué)概述</p><p>　　2.1.1 人機(jī)工程學(xué)定義</p><p>　　人機(jī)工程學(xué)是研究“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)中人與機(jī)以及人與環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科。研究人機(jī)工程學(xué)的目的是根據(jù)人的生理、行為、認(rèn)知、心理乃至情感等各方面的特性，運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)和方法分析人與產(chǎn)品、人與環(huán)境之間的相互作用，合理的設(shè)計(jì)和安排人

12、的安全與健康，提高人的工作效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)人的舒適與愉悅，使人、機(jī)、環(huán)境的配合達(dá)到最佳狀態(tài)。</p><p>　　2.1.2 人機(jī)工程學(xué)的研究范疇</p><p>　　人機(jī)工程學(xué)的根本研究方向是通過(guò)揭示和運(yùn)用人、機(jī)、環(huán)境之間的相互之間的規(guī)律，以達(dá)到確保人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。人、機(jī)、環(huán)境的整體屬性不等于各部分的簡(jiǎn)單相加，而是取決于系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)同作用程度。</p>

13、<p><b>　　因此研究范圍包括：</b></p><p>　?。?）系統(tǒng)中人的因素：</p><p>　　①人體形態(tài)特征參數(shù)：靜態(tài)尺度和動(dòng)態(tài)尺度；</p><p>　?、谌梭w機(jī)械力學(xué)功能和機(jī)制：在各種姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，力量、體力、耐力、慣性、重心、運(yùn)動(dòng)速度等的規(guī)律。</p><p>　?、廴说膭趧?dòng)生理特征

14、：體力勞動(dòng)、腦力勞動(dòng)、靜態(tài)勞動(dòng)與疲勞機(jī)制等。</p><p>　?、苋说恼J(rèn)知特性人對(duì)信息的感知、傳遞、存儲(chǔ)、加工、決策、反應(yīng)等規(guī)律。</p><p>　?、萑说男睦硖卣鳎河绊懭诵睦砘顒?dòng)的基礎(chǔ)（生理與環(huán)境基礎(chǔ)）、動(dòng)力系統(tǒng)（需要、動(dòng)機(jī)、價(jià)值觀理論等）、個(gè)性系統(tǒng)（人格與能力）、心理過(guò)程（感知、記憶、學(xué)習(xí)、表象、思維、審美構(gòu)成的認(rèn)識(shí)，情緒與情感，意志或意動(dòng)，習(xí)慣與定勢(shì)）等。</p>

15、<p>　?。?）人機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)；首先是人機(jī)功能的合理分配，人與機(jī)，都有各自的能力、優(yōu)勢(shì)與限度，如機(jī)器具有功率大、速度快、精度高、可靠性強(qiáng)和不會(huì)疲勞的特點(diǎn)，而人具有適應(yīng)能力、思維能力和創(chuàng)造能力。各自根據(jù)各自的特點(diǎn)取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互協(xié)調(diào)、相互配合的人機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　?。?）研究作業(yè)場(chǎng)所設(shè)計(jì)和改善；作業(yè)場(chǎng)所設(shè)計(jì)包括空間設(shè)計(jì)、作業(yè)器具設(shè)計(jì)、作業(yè)場(chǎng)所總體布置。人機(jī)工程研究如何根據(jù)人的因素，設(shè)計(jì)和改善

16、符合人因的作業(yè)場(chǎng)所，是人的作業(yè)姿勢(shì)正確、作業(yè)范圍適宜、作業(yè)條件合理，達(dá)到作業(yè)時(shí)安全可靠、方便高效、不易疲勞、舒適愉悅的目的。</p><p>　?。?）研究作業(yè)環(huán)境及其改善；研究在各種環(huán)境下人的生理、心理反應(yīng)，對(duì)工作和生活的影響，作業(yè)環(huán)境包括物理環(huán)境、化學(xué)環(huán)境、生物環(huán)境、美學(xué)環(huán)境、社會(huì)環(huán)境。</p><p>　?。?）研究作業(yè)及其改善；作業(yè)是人際關(guān)系的主要表現(xiàn)形式，主要研究有研究作業(yè)分析、

17、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則、工作成效的測(cè)量與評(píng)定等。研究人從事體力作業(yè)、技能作業(yè)和腦力作業(yè)時(shí)的生理和心理反應(yīng)、工作能力及信息處理特點(diǎn)，研究作業(yè)時(shí)合理的負(fù)荷及耗能、工作與休息制度、作業(yè)條件、作業(yè)程序和方法。作業(yè)適宜的人機(jī)界面除硬件機(jī)器外，還包括軟件，如規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、制度、技法、程序、說(shuō)明書(shū)、圖紙、網(wǎng)頁(yè)等，都要與作業(yè)者的特性相適應(yīng)。</p><p>　　2.1.3 設(shè)計(jì)“以人為本”觀念下的人機(jī)工程學(xué)</p><

18、p>　　以人為本，已成為現(xiàn)代設(shè)計(jì)的核心思想之一。在功能、性能、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等針對(duì)產(chǎn)品本身的評(píng)價(jià)因素之外，人們對(duì)產(chǎn)品的要求跟多的集中在安全、健康、方便、舒適，乃至審美、情感、價(jià)值等針對(duì)人而言的因素上。這就要求設(shè)計(jì)除了應(yīng)當(dāng)滿足人的需求外，在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中也必須時(shí)時(shí)考慮到人的因素，使設(shè)計(jì)出來(lái)的產(chǎn)品能夠保障人的安全和健康，提高人的工作效率與質(zhì)量實(shí)現(xiàn)人的舒適與愉悅，乃至有利于人類長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的利益。而這一思想又必須通過(guò)工程手段才能得以落實(shí)，因此

19、人機(jī)工程學(xué)可以說(shuō)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)學(xué)科。</p><p>　　人機(jī)工程學(xué)為產(chǎn)品與環(huán)境的設(shè)計(jì)提供可依據(jù)的人因數(shù)據(jù)。它為進(jìn)行人、機(jī)、環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。人機(jī)工程學(xué)的特點(diǎn)是在研究人、機(jī)、環(huán)境3個(gè)要素本身特征的基礎(chǔ)上，不單著眼于個(gè)別要素，而是將使用產(chǎn)品的人和所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，以及人與產(chǎn)品所共處的環(huán)境作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。在這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論中人、機(jī)、環(huán)境3個(gè)要素之間相互聯(lián)系、相互作用的關(guān)系決定這系統(tǒng)總體的性能。</p>

20、;<p>　　2.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 人機(jī)界面定義</p><p>　　在人與機(jī)器的交互（human-machine interaction）過(guò)程中，有一個(gè)界面充當(dāng)信息傳遞的媒介，即人們所說(shuō)的人機(jī)界面（human-machine interface）。人機(jī)界面是由連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏

21、顯示，通過(guò)輸入單元（如觸摸屏、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等）寫(xiě)入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。</p><p>　　人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件一般分為兩部分，即

22、運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫(huà)面組態(tài)軟件（如JB－HMI畫(huà)面組態(tài)軟件）。使用者都必須先使用HMI的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　圖2</b><

23、;/p><p>　　設(shè)計(jì)人機(jī)界面進(jìn)行分工時(shí)，要充分發(fā)揮人機(jī)的各自特點(diǎn)，可采用最大最小原則，即人承擔(dān)的工作量應(yīng)最大，最大限度利用機(jī)器的同時(shí)，充分發(fā)揮人的因素。人機(jī)結(jié)合并注意人的主導(dǎo)地位，將有效地保證系統(tǒng)的可靠性和壽命。</p><p>　　2.2.2 人機(jī)界面的用戶研究</p><p><b>　?。?）用戶分類</b></p>&l

24、t;p><b>　?、?新手用戶，</b></p><p><b>　?、?平均用戶</b></p><p><b>　?、?專家用戶</b></p><p><b>　?、?偶然用戶</b></p><p>　?。?）影響用戶行為特征的因素<

25、/p><p>　　在人機(jī)界面分析研究中，人作為人機(jī)交互系統(tǒng)的一方起著重要作用，因此界面的設(shè)計(jì)必須對(duì)人的認(rèn)知行為特征有基本的認(rèn)知和度量，才能保證人和機(jī)器能很好的協(xié)同工作。在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)中所要考慮的人的因素主要包括：</p><p>　?、?人機(jī)匹配性，用戶是人，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為人完成任務(wù)的工具，應(yīng)該使計(jì)算機(jī)和人機(jī)系統(tǒng)很好的匹配工作。</p><p>　　② 人的固有技能

26、，作為計(jì)算機(jī)用戶的人具有許多固有的技能，例如身體和動(dòng)作的技能、語(yǔ)言和通信的技能、思維能力、學(xué)習(xí)和求解問(wèn)題的能力等。</p><p>　　③ 人的固有弱點(diǎn)，人具有健忘、易出錯(cuò)、注意力不集中、情緒不穩(wěn)定等固有弱點(diǎn)。</p><p>　?、?用戶的經(jīng)驗(yàn)和受教育程度，使用計(jì)算機(jī)的用戶的受教育程度決定了他對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)水平。</p><p>　

27、　⑤ 用戶系統(tǒng)的期望和態(tài)度，首先從用戶使用系統(tǒng)的原因來(lái)看，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可作為用戶完成其任務(wù)的不可缺少的組成部分，也可作為可選部分；其次從用戶對(duì)系統(tǒng)的期望和態(tài)度來(lái)看，有3種情況，即中性的、積極地和消極的；最后，從用戶使用計(jì)算機(jī)的目的來(lái)看，絕大多數(shù)用戶使用計(jì)算機(jī)是為了幫助他們更好地解決應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題。</p><p>　?。?）用戶使用需求分析</p><p>　?、?作為用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的

28、要求</p><p>　?、?用戶技能方面的使用要求</p><p>　?、?用戶習(xí)性方面的要求</p><p>　　④ 對(duì)用戶經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)方面的使用要求</p><p>　　⑤ 用戶對(duì)系統(tǒng)的期望方面的要求</p><p>　　2.2.3 界面開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)原則</p><p>　?。?）應(yīng)用程序和

29、人機(jī)界面分離的原則</p><p>　　應(yīng)用程序和人機(jī)界面分離的思想類似于數(shù)據(jù)庫(kù)管理中數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的分離，在那里數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)組織、查詢、管理由專門(mén)部件即數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)完成。在人機(jī)界面設(shè)計(jì)中也同樣把人機(jī)界面功能，包括界面的布局、顯示、用戶操作等專門(mén)由用戶界面管理系統(tǒng)完成，應(yīng)用程序不再管理人機(jī)交互功能，也不和人機(jī)界面編碼混雜在一起。</p><p><b>　　（2）簡(jiǎn)單原則<

30、/b></p><p>　　交互界面應(yīng)美觀、精煉，不應(yīng)該包括不相關(guān)或不常用的信息。合理的利用空間，利用顏色、顯示效果來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容與形式的統(tǒng)一，界面設(shè)計(jì)中最基本的功能應(yīng)該讓人可以立刻看到，還要減少用戶的記憶要求，簡(jiǎn)化用戶的工作。</p><p><b>　?。?）一致性原則</b></p><p>　　在程序系統(tǒng)中，應(yīng)該要求其概念模式、語(yǔ)義、

31、命令語(yǔ)言語(yǔ)法及顯示格式等的一致性。人機(jī)界面的一致性主要體現(xiàn)在輸入、輸出方面的一致性，具體是指應(yīng)用程序的不同部分，甚至不同程序之間，具有相似的界面外觀、布局和相似的人機(jī)交互方式以及相似的信息顯示格式等。</p><p>　?。?）快速的系統(tǒng)響應(yīng)和低的系統(tǒng)成本</p><p>　　在使用較多硬件設(shè)備并與其他軟件系統(tǒng)連接時(shí)，會(huì)帶來(lái)較大的系統(tǒng)開(kāi)銷，人機(jī)界面在此情況下應(yīng)具有較快的響應(yīng)速度和較小的系統(tǒng)

32、開(kāi)銷。</p><p><b>　　（5）安全性原則</b></p><p>　　系統(tǒng)應(yīng)該讓用戶盡量避免發(fā)生錯(cuò)誤，交互界面應(yīng)該提供視覺(jué)指引、提示、選擇列表和其他的輔助，無(wú)論是自動(dòng)的還是被人要求的。例如被設(shè)計(jì)在很多系統(tǒng)的拼寫(xiě)檢查功能。用戶在工作的時(shí)候，可能拼寫(xiě)錯(cuò)誤的單詞會(huì)被標(biāo)示出來(lái)，系統(tǒng)允許用戶隨時(shí)換一個(gè)單詞，或者當(dāng)他們工作結(jié)束后，可以再回頭檢查處理這些錯(cuò)誤。</

33、p><p><b>　?。?）滿足</b></p><p>　　創(chuàng)造一個(gè)有進(jìn)展和有成就感的良好感覺(jué)，讓用戶能不斷的取得進(jìn)展并有成就感。對(duì)用戶的操作盡量做到立即響應(yīng)，人和延遲可能會(huì)干擾用戶的工作和使用效率，降低了用戶對(duì)系統(tǒng)使用的信心。及時(shí)的響應(yīng)可以讓用戶知道結(jié)果是否正確，并且能隨時(shí)改變操作。</p><p><b>　　（7）直觀</

34、b></p><p>　　讓對(duì)象和操作能夠直觀可見(jiàn)，要盡可能是交互界面表現(xiàn)的和真實(shí)世界一樣。模擬真實(shí)世界和自然直接的交互方式會(huì)讓交互界面更加直觀。利用用戶在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域外的經(jīng)驗(yàn)的能夠直觀地使用圖標(biāo)和系統(tǒng)窗口。另外對(duì)系統(tǒng)的控制應(yīng)該清晰可見(jiàn)，此外各種功能也應(yīng)該是明確的。對(duì)控制的可視化表現(xiàn)有幫助用戶理解操作原則，記住任務(wù)的步驟并且明確計(jì)算機(jī)應(yīng)該做什么。</p><p>　　2.2.4 界面

35、的交互式設(shè)計(jì)</p><p>　　界面的交互方式通常稱為人機(jī)交互方式，又稱交互技術(shù)、接口技術(shù)、對(duì)話技術(shù)、界面類型等。由此可見(jiàn)，界面交互方式有很多種，每種都有不同的性能、特點(diǎn)和適用范圍。軟件界面設(shè)計(jì)時(shí)必須要充分了解各種界面的優(yōu)缺點(diǎn)和使用限制，按照不同的用戶、任務(wù)，設(shè)計(jì)適合的人機(jī)交互界面，傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式有問(wèn)答式對(duì)話、菜單界面、填表界面、命令語(yǔ)言界面、查詢語(yǔ)言界面等。隨著計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了圖形用戶界面

36、及直接操縱界面等，并可以用語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)交互，使人和計(jì)算機(jī)之間的交流越來(lái)越簡(jiǎn)單、方便。</p><p>　　2.2.5 界面的開(kāi)發(fā)過(guò)程</p><p><b>　?。?） 定義階段</b></p><p>　　① 可行性分析，包括用調(diào)查用戶的界面的要求和使用環(huán)境，盡可能廣泛的向系統(tǒng)未來(lái)的各類直接或潛在用戶進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)兼顧調(diào)查人機(jī)界面涉及的硬、

37、軟件環(huán)境。</p><p>　?、?需求分析，包括用戶特性分析、任務(wù)分析等。用戶特性分析是調(diào)查用戶類型，定性或定量的測(cè)量用戶特性，了解用戶的技能和經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測(cè)用戶對(duì)不同界面設(shè)計(jì)的反響；任務(wù)分析是從人和計(jì)算機(jī)兩方面共同入手，進(jìn)行系統(tǒng)的任務(wù)分析。</p><p><b>　?。?） 構(gòu)造階段</b></p><p>　?、?建立界面模型，描述人機(jī)界面

38、的結(jié)構(gòu)層次和動(dòng)態(tài)行為過(guò)程，確定描述模型的規(guī)格、說(shuō)明語(yǔ)言的形式，并對(duì)該語(yǔ)言進(jìn)行定義。</p><p>　?、?任務(wù)設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶特性和任務(wù)分析的界面規(guī)格需要說(shuō)明，詳細(xì)分解任務(wù)動(dòng)作，并分配給用戶或計(jì)算機(jī)或二者共同承擔(dān)，確定適合于用戶的系統(tǒng)工作方式。</p><p>　?、?環(huán)境設(shè)計(jì)，確定系統(tǒng)的硬、軟件支持環(huán)境帶來(lái)的限制，甚至了解工作場(chǎng)所，向用戶提供各類文檔要求等。</p><

39、;p>　?、?界面類型設(shè)計(jì)，制定最為合適的界面類型，包括確定人機(jī)交互的任務(wù)類型，估計(jì)能為交互提供的支持級(jí)別和復(fù)雜程度。</p><p>　　⑤ 交互設(shè)計(jì)，根據(jù)界面規(guī)格需求說(shuō)明進(jìn)行界面結(jié)構(gòu)模型的具體設(shè)計(jì)，考慮存儲(chǔ)機(jī)制，劃分界面結(jié)構(gòu)模塊。</p><p>　?、?屏幕顯示和布局設(shè)計(jì)，制定屏幕顯示信息的內(nèi)容和次序，進(jìn)行屏幕總體布局和顯示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　

40、?、?藝術(shù)設(shè)計(jì)，包括為吸引用戶的注意所進(jìn)行的增強(qiáng)顯示的設(shè)計(jì)。</p><p>　?、?幫助和出錯(cuò)信息設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)幫助信息和出錯(cuò)信息的內(nèi)容，設(shè)置查詢方法，并進(jìn)行出錯(cuò)信息和幫助信息的顯示格式設(shè)計(jì)。</p><p>　?、?原型設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)后開(kāi)發(fā)人員用較短的時(shí)間和較低的代價(jià)開(kāi)發(fā)出一個(gè)滿足系統(tǒng)基本要求、簡(jiǎn)單可行的運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　⑩ 界面測(cè)試和評(píng)估，

41、完成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試和評(píng)估。</p><p>　?。?） 維護(hù)階段，它的關(guān)鍵任務(wù)是通過(guò)各類必要的維護(hù)行為，使系統(tǒng)持久的滿足用戶的需求，主要包括：</p><p><b>　　① 改正性維護(hù)</b></p><p><b>　?、?適應(yīng)性維護(hù)</b></p><p><b>

42、　?、?完善性維護(hù)</b></p><p><b>　?、?預(yù)防性維護(hù)</b></p><p>　　3 組態(tài)軟件的引入及其簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1 組態(tài)軟件的引入</p><p>　　計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)軟件編制可采用以下兩種方法：一是采用Visual Basic、Visual C++、Delphi等基

43、于Windows平臺(tái)的開(kāi)發(fā)程序來(lái)編制；二是采用組態(tài)軟件來(lái)編制。前者程序設(shè)計(jì)靈活，可以設(shè)計(jì)出不同風(fēng)格的人機(jī)界面系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)工作量大，開(kāi)發(fā)調(diào)試周期長(zhǎng)，軟件通用性差，對(duì)于不同的應(yīng)用對(duì)象都要重新設(shè)計(jì)或修改程序，軟件可靠性低。監(jiān)控組態(tài)軟件是標(biāo)準(zhǔn)化、模塊組合化、商品化的通用開(kāi)發(fā)軟件，只需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模塊的軟件組態(tài)和簡(jiǎn)單的編程，就可設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、通用化強(qiáng)、可靠性高的人機(jī)界面監(jiān)控程序，且工作量小，開(kāi)發(fā)調(diào)試周期短。</p><p&

44、gt;　　3.2 組態(tài)軟件及其發(fā)展</p><p>　　3.2.1 組態(tài)軟件的初步認(rèn)識(shí)</p><p>　　組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用

45、戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)(RTU System,Remote Terminal Unit)。</p><p>　　組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)是一個(gè)約定俗成的概念，并沒(méi)有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件”?！敖M態(tài)（Configure

46、）”的含義是“配置”、“設(shè)定”、“設(shè)置”等意思，是指用戶通過(guò)類似“搭積木”的簡(jiǎn)單方式來(lái)完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序，也就是所謂的“組態(tài)”。它有時(shí)候也稱為“二次開(kāi)發(fā)”，組態(tài)軟件就稱為“二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)”。“監(jiān)控（Supervisory Control）”，即“監(jiān)視和控制”，是指通過(guò)計(jì)算機(jī)信號(hào)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備或過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理。</p><p>　　3.2.2 組態(tài)軟件的發(fā)展</p>

47、<p>　　組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制中，如：DCS（集散控制系統(tǒng)）組態(tài)、PLC（可編程控制器）梯形圖組態(tài)；人機(jī)界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如AutoCAD，PhotoShop等。不同之處在于，工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控的。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置

48、編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語(yǔ)言，有的支持VB，現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C#高級(jí)語(yǔ)言。組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件還是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具或開(kāi)發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過(guò)手工或委托第三方編寫(xiě)HMI應(yīng)用，開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買(mǎi)專用

49、的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組</p><p>　　3.3 組態(tài)軟件的功能及特點(diǎn)</p><p>　　組態(tài)軟件通常有以下幾方面的功能：</p><p>　?。?） 強(qiáng)大的界面顯示組態(tài)功能；目前，工控組態(tài)軟件大都運(yùn)行于Windows環(huán)境下，充分利用Wi

50、ndows的圖形功能完善界面美觀的特點(diǎn)，可視化的m風(fēng)格界面、豐富的工具欄，操作人員可以直接進(jìn)人開(kāi)發(fā)狀態(tài)，節(jié)省時(shí)間。豐富的圖形控仵和工況圖庫(kù)，既提供所需的組件，又是界面制作向?qū)?。提供給用戶豐富的作圖工具，可隨心所欲地繪制出各種工業(yè)界面，并可任意編輯，從而將開(kāi)發(fā)人員從繁重的界面設(shè)計(jì)中解放出來(lái)，豐富的動(dòng)畫(huà)連接方式，如隱含、閃爍、移動(dòng)等等，使界面生動(dòng)、直觀。</p><p>　　（2）良好的開(kāi)放性；社會(huì)化的大生產(chǎn)，使得系

51、統(tǒng)構(gòu)成的全部軟硬仵不可能出自一家公司的產(chǎn)品，“異構(gòu)”是當(dāng)今控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)之一。開(kāi)放性是指組態(tài)軟件能與多種通信協(xié)議互聯(lián)，支持多種硬仵設(shè)備。開(kāi)放性是衡量一個(gè)組態(tài)軟件好壞的重要指標(biāo)。組態(tài)軟件向下應(yīng)能與低層的數(shù)據(jù)采集設(shè)備通信，向上能與管理層通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的雙向通信。</p><p>　?。?） 豐富的功能模塊；提供豐富的控潲功能庫(kù)，滿足用戶的測(cè)控要求和現(xiàn)場(chǎng)荽求。利用各種功能模塊，完成實(shí)時(shí)監(jiān)控 產(chǎn)生功能報(bào)表

52、業(yè)示歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、提俠報(bào)警等功能，使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，易于操作，系統(tǒng)既叫適用于單機(jī)集中式控制、DCS分布式控制，也可以是帶遠(yuǎn)程遇信能力的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)；配有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，如模擬量、離散童、字符型等，實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。</p><p>　?。?）可編程的命令語(yǔ)言；有可編程的命令語(yǔ)言，使用戶可根據(jù)自己的需要編鸞程序，蹭強(qiáng)

53、圖形界面</p><p>　?。?）周密的系統(tǒng)安全防范；對(duì)不同的操作者，賦予不同的操作權(quán)眼，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。</p><p>　?。?）仿真功能；捉供強(qiáng)大的仿真功能使系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)，從而縮短開(kāi)發(fā)周期。</p><p><b>　　組態(tài)軟件的特點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）封裝性：通用組態(tài)軟件所能完成的

54、功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多編程語(yǔ)言技術(shù)，就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所需要的所有功能。</p><p>　?。?）開(kāi)放性：組態(tài)軟件大多采用“標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)”，如OPC、DDE、ActiveX控件等，實(shí)際應(yīng)用中，用戶可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。例如可以很方便的使用Visual Basic或C++等編程工具自行編制所需的設(shè)備構(gòu)件，裝入設(shè)備工具箱。</p><p&g

55、t;　　（3）通用性：每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模板、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和界面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。</p><p>　?。?）方便性：組態(tài)軟件的大多數(shù)使用者是自動(dòng)化工程人員。組態(tài)軟件的目的是確保使用者在生成適合自己所需要的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不

56、需要或者盡可能少的編程軟件的源代碼。</p><p>　　（5）組態(tài)性：組態(tài)控制技術(shù)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。采用組態(tài)軟件技術(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是從硬件到軟件開(kāi)發(fā)都具有組態(tài)性。設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)是分析控制對(duì)象，在平臺(tái)基礎(chǔ)上按照使用說(shuō)明進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)第二次開(kāi)發(fā)即可構(gòu)成針對(duì)不同控制對(duì)象的控制系統(tǒng)，免去了程序代碼、圖形圖表、通信協(xié)議、數(shù)字統(tǒng)計(jì)等諸多具體內(nèi)容細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)和調(diào)試。因此，系統(tǒng)的可靠性和開(kāi)發(fā)速率提高了，開(kāi)發(fā)難

57、度下降了。</p><p>　　3.4 組態(tài)軟件的使用</p><p>　　組態(tài)軟件通過(guò)I/O驅(qū)動(dòng)程序從現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的加工后，一方面以圖形方式直觀地顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上；另一方面按照組態(tài)要求和操作人員的指令將控制數(shù)據(jù)送給I/O設(shè)備，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)施控制或調(diào)整控制參數(shù)。組態(tài)軟件的工業(yè)控制系統(tǒng)組建過(guò)程有：</p><p>　?。?）工程項(xiàng)目系

58、統(tǒng)分析；首先要了解控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其工藝流程，弄清被控對(duì)象的特征，明確技術(shù)要求。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工程流程的整體規(guī)劃，包括系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)哪些功能，控制流程如何，需要什么樣的窗口界面，要實(shí)現(xiàn)怎樣的動(dòng)畫(huà)效果以及如何在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義數(shù)據(jù)變量。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)用戶操作菜單；在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，為了方便的界面之間的切換和變量的提取，通常應(yīng)由用戶根據(jù)實(shí)際需要建立自己的菜單來(lái)方便用戶的操作。如：可以制定按鈕來(lái)執(zhí)

59、行某些命令或通過(guò)其輸入數(shù)據(jù)給某些變量等。</p><p>　?。?）畫(huà)面設(shè)計(jì)與編輯；畫(huà)面設(shè)計(jì)分為畫(huà)面建立、畫(huà)面編輯和動(dòng)畫(huà)編輯與連接幾個(gè)步驟。畫(huà)面由用戶根據(jù)自己的實(shí)際需要編輯制作，然后將畫(huà)面與已定義的變量聯(lián)系起來(lái)，一邊運(yùn)行時(shí)使畫(huà)面上的內(nèi)容隨變量變化。用戶可以利用組態(tài)軟件提供的繪圖工具進(jìn)行畫(huà)面的編輯制作，也可以程序命令即腳本程序自己設(shè)計(jì)畫(huà)面。</p><p>　?。?）編寫(xiě)程序進(jìn)行調(diào)試；用戶程

60、序編好后，要進(jìn)行在線調(diào)試。在實(shí)際調(diào)試前，先借助于一些模擬手段進(jìn)行初調(diào)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，檢查動(dòng)畫(huà)效果和控制流程是否正確。</p><p>　　（5）連接設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；利用組態(tài)軟件編寫(xiě)好的程序最后要實(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的聯(lián)接，在進(jìn)行連接前要裝入正確的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和定義彼此間的通信協(xié)議。</p><p>　?。?）綜合測(cè)試；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)試，驗(yàn)收后方可進(jìn)行投入試運(yùn)行。在運(yùn)行過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及

61、時(shí)完善系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備連接。</p><p>　　4 機(jī)車(chē)車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控人機(jī)界面總體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 機(jī)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能介紹</p><p>　　對(duì)機(jī)車(chē)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)測(cè)量/傳輸?shù)目焖傩?、?zhǔn)確性、可靠性、通訊的靈活性都是至關(guān)重要的。以前的機(jī)車(chē)數(shù)據(jù)監(jiān)控僅僅提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的顯示和報(bào)警，在各設(shè)備上加智能儀表，比較分散，不便于觀察機(jī)車(chē)運(yùn)行情況和進(jìn)行及時(shí)

62、檢修，機(jī)車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)也無(wú)法保存，而這些數(shù)據(jù)是查清機(jī)車(chē)故障原因和檢修的重要依據(jù)；智能儀表的各種操作，如調(diào)零、限值、精度都因環(huán)境和人為因素，影響了簡(jiǎn)單儀表的顯示、報(bào)警功能，加之工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣（高溫、震動(dòng)、電磁波輻射等），導(dǎo)致其實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性都較差。隨著國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，有必要及時(shí)更新原來(lái)的檢測(cè)系統(tǒng)。機(jī)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)本身有幾十個(gè)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)（采用單片微機(jī)AT89C51），一個(gè)上位工控機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和記錄，由于采集點(diǎn)多、采集頻率較高（20Hz

63、），采用數(shù)據(jù)總線技術(shù)，總線上的數(shù)據(jù)通常比較擁擠，而系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、報(bào)警數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求特別高，鑒于此，我們選擇CAN現(xiàn)場(chǎng)總線搭建數(shù)據(jù)平臺(tái)，它兼具了靈活性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性各方面的優(yōu)勢(shì)。CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Net）的簡(jiǎn)稱，現(xiàn)在，它已廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，特別適用于做優(yōu)化、分析及維護(hù)的系統(tǒng)。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是由</p><p>　　4.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p&g

64、t;<p>　　掌握司機(jī)人機(jī)界面的組成部分及人機(jī)界面控制的對(duì)象是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)是由中央控制單元（CCU）、司機(jī)顯示單元（HMI）、牽引控制單元（PCU）、輔助控制單元（ACU）、充電機(jī)（BC）、門(mén)控單元（DOOR）等組成，所有這些單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)、故障信息都由司機(jī)室人機(jī)界面控制或顯示在人機(jī)界面上。因此在設(shè)計(jì)中必須要將所有被控對(duì)象由人機(jī)界面聯(lián)接并對(duì)其實(shí)施控制，與此同時(shí)系統(tǒng)是由司機(jī)和維修人員使用，因此要設(shè)置登錄權(quán)限

65、；確定系統(tǒng)的主要作用是監(jiān)控，同時(shí)也要在人機(jī)界面上設(shè)置報(bào)警顯示，故障信息，控制狀態(tài)信息等。</p><p>　　4.3 登錄界面的設(shè)計(jì)及其權(quán)限設(shè)置</p><p><b>　　登錄界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　用戶在打開(kāi)主機(jī)時(shí)首先顯示登錄界面，點(diǎn)擊“登錄”按鈕可進(jìn)行登錄，用戶在登錄時(shí)可分為司機(jī)和維護(hù)人員，只有分別輸入各自的密碼才能登陸，

66、在列車(chē)運(yùn)行時(shí)只有點(diǎn)擊主界面的“設(shè)置”菜單可進(jìn)入登錄界面，可進(jìn)行重新登陸進(jìn)行用戶切換或退出，點(diǎn)擊“退出”按鈕可退出運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　4.4 界面設(shè)計(jì)及其功能介紹</p><p><b>　　主

67、界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　用戶可在運(yùn)行界面下方點(diǎn)擊主菜單按鈕進(jìn)入主界面，主界面主要包括歷史事件系統(tǒng)，報(bào)警記錄系統(tǒng)，列車(chē)狀態(tài)系統(tǒng)，互鎖系統(tǒng)，牽引檢測(cè)系統(tǒng)，制動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，設(shè)置系統(tǒng)，主控復(fù)位系統(tǒng)。點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕可進(jìn)入對(duì)應(yīng)系統(tǒng)界面。</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　4.5 運(yùn)行界面設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)要求&l

68、t;/p><p><b>　　運(yùn)行界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　運(yùn)行界面可對(duì)門(mén)控系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，供電系統(tǒng)，供風(fēng)系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，和主界面進(jìn)行查看與操作，當(dāng)列車(chē)進(jìn)入其他界面時(shí)界面始終顯示日期，時(shí)間，起始站，終點(diǎn)站，接觸網(wǎng)電壓，列車(chē)運(yùn)行速度。ATC為連接列車(chē)的自動(dòng)控制系統(tǒng)按鈕，ATO為列車(chē)的自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，Slip為列車(chē)的滑行系統(tǒng)。平均溫度顯示列車(chē)上的平均溫度，

69、限速顯示列車(chē)在某一區(qū)段的限制速度，緊急剎車(chē)顯示列車(chē)是否處于緊急剎車(chē)狀態(tài)，如果顯示綠色表示列車(chē)無(wú)緊急剎車(chē)，如果顯示紅色則表示列車(chē)施加了緊急剎車(chē)。速度表盤(pán)顯示列車(chē)的當(dāng)前速度，采用表盤(pán)形式既可以顯示當(dāng)前速度，也可顯示列車(chē)的整體速度，方便司機(jī)操作和整體查看。牽引力刻度計(jì)顯示當(dāng)前列車(chē)所施加的牽引力，音量刻度計(jì)表示列車(chē)上的噪音情況，司機(jī)可通過(guò)音量刻度計(jì)查看當(dāng)前列車(chē)上的噪音以便確定乘客的舒適度，風(fēng)量顯示當(dāng)前列車(chē)供風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小。公告表示在該區(qū)段司機(jī)應(yīng)

70、該注意哪些問(wèn)題，按下公告按鈕可進(jìn)行查看。跳站表示列車(chē)是否要跳過(guò)下一站，點(diǎn)擊“跳站”會(huì)彈出跳站確認(rèn)及取消。</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　4.6 其他界面模塊化設(shè)計(jì)及其功能</p><p><b>　　門(mén)控界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　門(mén)控界面主要包含列車(chē)車(chē)門(mén)

71、的關(guān)閉情況及故障顯示，當(dāng)列車(chē)速度低于3km/h時(shí)并且至少一側(cè)外門(mén)釋放或乘客緊急通話/制動(dòng)被激活時(shí)，該界面自動(dòng)彈出。也可以通過(guò)點(diǎn)擊“門(mén)控”菜單查看車(chē)門(mén)處于‘打開(kāi)’或‘關(guān)閉’狀態(tài)，若開(kāi)關(guān)顯示綠色則為關(guān)，若顯示紅色則為打開(kāi)狀態(tài)，可通過(guò)點(diǎn)擊相應(yīng)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)的關(guān)閉。點(diǎn)擊“故障信息”按鈕可顯示門(mén)控系統(tǒng)的故障信息。</p><p><b>　　圖7</b></p><p><

72、b>　　空調(diào)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　空調(diào)界面與門(mén)控界面類似，點(diǎn)擊在“空調(diào)”按鈕可以查看每節(jié)車(chē)輛內(nèi)空調(diào)的所處‘打開(kāi)’或‘關(guān)閉’的狀態(tài)，及故障顯示，若界面車(chē)輛顯示為綠色則為開(kāi)，若顯示為紅色則為關(guān)，可通過(guò)點(diǎn)擊相應(yīng)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的關(guān)閉。</p><p><b>　　圖8</b></p><p><b>　　供電

73、界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊菜單“供電”可進(jìn)入供電界面。供電界面顯示當(dāng)前高壓系統(tǒng)受電弓和主斷路器的工作狀態(tài)。在主控端IDU的的高壓界面可以對(duì)受電弓和主斷路器進(jìn)行切入/切除操作以及“切除自動(dòng)過(guò)風(fēng)相”的操作。受電弓的狀態(tài)：全綠表示已升弓；全黃表示降弓；全藍(lán)表示切除并已升弓，全紫表示切除并以降弓；全紅表示有故障；全黑表示有故障并已降弓；主斷路器的狀態(tài)：全綠表示閉合；全黃表示斷開(kāi)；全藍(lán)表示切除并

74、閉合；全紫表示切除并斷開(kāi)；全紅表示有故障并閉合；全黑表示有故障并斷開(kāi)。</p><p><b>　　圖9</b></p><p><b>　　供風(fēng)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊“供風(fēng)”菜單可進(jìn)入供風(fēng)界面。供風(fēng)界面有輔助壓縮機(jī)狀態(tài)顯示，主壓縮機(jī)狀態(tài)顯示，壓力傳感器狀態(tài)顯示，系統(tǒng)風(fēng)壓狀態(tài)顯示，主壓縮機(jī)及壓力傳感器可

75、進(jìn)行切入/切除操作。</p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　牽引界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊“牽引”菜單可進(jìn)入牽引界面。牽引界面顯示當(dāng)前牽引系統(tǒng)LCM，MCM，ACM的工作狀態(tài)，可以對(duì)各模塊進(jìn)行切入/切除操作，模塊狀態(tài)：全綠表示模塊正常工作；黃色表示模塊準(zhǔn)備就緒；全紅表示有故

76、障；全藍(lán)表示模塊被切除；全灰表示狀態(tài)不明。</p><p><b>　　圖11</b></p><p><b>　　制動(dòng)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊“制動(dòng)”菜單可進(jìn)入制動(dòng)界面。制動(dòng)界面中間部分顯示當(dāng)前每輛車(chē)的制動(dòng)狀態(tài)及所獲得制動(dòng)力，紅色表示該車(chē)制動(dòng)有故障，或被切除，灰色表示狀態(tài)不明；車(chē)輛上部分表示施加緊急制動(dòng)

77、，綠色表示緊急制動(dòng)緩解，灰色表示狀態(tài)不明；車(chē)輛下方紅色表示施加停放制動(dòng)，綠色表示停放制動(dòng)緩解，灰色表示狀態(tài)不明。</p><p><b>　　圖12</b></p><p><b>　　歷史事件界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“歷史事件”菜單進(jìn)入歷史事件界面。該界面顯示列車(chē)的所有故障記錄，可以通過(guò)輸入要查

78、看的起始時(shí)間和終止時(shí)間查看該階段的歷史事件?？梢赃x擇整車(chē)或單車(chē)進(jìn)行查詢。</p><p><b>　　圖13</b></p><p><b>　　報(bào)警記錄界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“報(bào)警記錄”菜單可進(jìn)入報(bào)警記錄界面。該界面顯示列車(chē)內(nèi)所有已檢測(cè)到的警報(bào)列表，列表中顯示報(bào)警的日期，時(shí)間等。</p&

79、gt;<p><b>　　圖14</b></p><p><b>　　列車(chē)狀態(tài)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“列車(chē)狀態(tài)”菜單可進(jìn)入列車(chē)狀態(tài)界面。該界面顯示當(dāng)前列車(chē)各單元或元件的狀態(tài)，方便在列車(chē)運(yùn)行前對(duì)其進(jìn)行操作。</p><p><b>　　圖15</b></p

80、><p><b>　　互鎖界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“互鎖”菜單可進(jìn)入互鎖界面。該界面提供牽引封鎖，限速及緊急制動(dòng)的當(dāng)前狀態(tài)，全紅表示互鎖有限制條件激活，可以點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕進(jìn)行查看具體條件；全綠表示互鎖未被激活。</p><p><b>　　圖16</b></p><p><

81、b>　　牽引互鎖界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊互鎖界面的“牽引互鎖”菜單可進(jìn)入牽引互鎖界面。該界面提供牽引封鎖的原因，紅色表示該條件被激活導(dǎo)致?tīng)恳怄i；綠色表示條件未被激活。只要有一個(gè)條件變紅，即會(huì)導(dǎo)致?tīng)恳怄i。產(chǎn)生牽引互鎖的原因有：由于原邊電流超過(guò)允許值回流電流與原邊電流差值超過(guò)定值引起；由于機(jī)車(chē)總風(fēng)缸低于650Kpa或監(jiān)控系統(tǒng)，懲罰制動(dòng)等引起；由于主逆內(nèi)部環(huán)溫超限、油流、油溫或無(wú)

82、效的溫度值引起；由于網(wǎng)壓過(guò)高或過(guò)低引起；由于司控指令出現(xiàn)混亂引起；由于主逆內(nèi)部溫度傳感器，過(guò)流、過(guò)壓傳感器，接地保護(hù)繼電器無(wú)動(dòng)作引起；由于主逆溫度過(guò)高引起；由于水壓過(guò)低引起；由于布赫繼電器動(dòng)作引起；由于牽引電機(jī)過(guò)熱引起。只要有一個(gè)條件被激活牽引互鎖按鈕就會(huì)變成紅色。</p><p><b>　　圖17</b></p><p><b>　　限速界面設(shè)計(jì)<

83、/b></p><p>　　點(diǎn)擊互鎖界面的“限速”菜單可進(jìn)入限速界面。該界面提供限速的原因，紅色表示該條件被激活導(dǎo)致限速；綠色表示該條件未被激活。限速原因包括：線路原因；維修人員添乘。只要有一個(gè)條件被激活限速按鈕就會(huì)變成紅色。</p><p><b>　　圖18</b></p><p><b>　　緊急制動(dòng)界面設(shè)計(jì)</b&

84、gt;</p><p>　　點(diǎn)擊互鎖界面的“緊急制動(dòng)”菜單可進(jìn)入緊急制動(dòng)界面。該界面提供緊急制動(dòng)的原因，紅色表示由于該條件被激活導(dǎo)致緊急制動(dòng)；綠色表示該條件未被激活。產(chǎn)生緊急制動(dòng)的原因有：列車(chē)控制電壓失電；司機(jī)警惕按鈕DMS動(dòng)作；模式選擇的改變；司機(jī)緊急制動(dòng)按鈕EMPA按下；總風(fēng)缸欠壓；列車(chē)脫鉤；其他任何造成緊急制動(dòng)環(huán)線失電的故障；車(chē)載信號(hào)觸發(fā)的緊急制動(dòng)。只要有一個(gè)條件被激活緊急制動(dòng)按鈕就會(huì)變成紅色。</p

85、><p><b>　　圖19</b></p><p><b>　　牽引檢測(cè)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“牽引檢測(cè)”菜單可進(jìn)入牽引檢測(cè)界面。該界面用于檢測(cè)列車(chē)在運(yùn)行前牽引系統(tǒng)的狀態(tài)是否良好。</p><p><b>　　圖20</b></p>&l

86、t;p><b>　　制動(dòng)檢測(cè)界面設(shè)計(jì)</b></p><p>　　點(diǎn)擊主界面的“制動(dòng)檢測(cè)”菜單可進(jìn)入制動(dòng)檢測(cè)界面。該界面用于檢測(cè)列車(chē)在運(yùn)行前制動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)是否良好。</p><p><b>　　圖21</b></p><p><b>　　主控復(fù)位界面設(shè)計(jì)</b></p><p

87、>　　點(diǎn)擊主界面的“主控復(fù)位”菜單可進(jìn)入主控復(fù)位界面。在此界面對(duì)全列車(chē)進(jìn)行主控復(fù)位，只有停車(chē)時(shí)才可進(jìn)行主控復(fù)位。</p><p><b>　　圖23</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　該人機(jī)界面的設(shè)計(jì)基于人機(jī)工程學(xué)影響交互過(guò)程的人的因素進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)用戶使用需求的

88、特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一款用戶友好性界面。考慮到用戶的工作環(huán)境，如：司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)界面會(huì)產(chǎn)生煩躁的情緒等，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和周期性，界面設(shè)計(jì)考慮了幾個(gè)設(shè)計(jì)的重要原則：</p><p>　?。?）簡(jiǎn)單原則；界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、美觀、顏色搭配協(xié)調(diào)并且合理的利用空間使其協(xié)調(diào)一致，將所有重要菜單項(xiàng)都顯示在同一界面上降低了司機(jī)的記憶要求。</p><p>　?。?）一致性原則；不同輔助界面與主界面的外觀、布局都很類

89、似，界面顏色方面沒(méi)有大的偏差，可降低用戶使用時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生的煩躁心理。</p><p>　?。?）經(jīng)濟(jì)性原則；考慮到設(shè)計(jì)的周期性，界面設(shè)計(jì)選擇組態(tài)軟件降低了設(shè)計(jì)的周期，另一方面也降低了設(shè)計(jì)費(fèi)用。</p><p>　　軟件調(diào)試方面基本穩(wěn)定并能滿足司機(jī)室人機(jī)界面控制的基本要求。由于人機(jī)界面軟件設(shè)計(jì)屬于上位機(jī)，在整個(gè)人機(jī)界面控制系統(tǒng)中只有將上位機(jī)與下位機(jī)聯(lián)接起來(lái)才能滿足司機(jī)室現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)各單元的

90、控制。因此系統(tǒng)的一些報(bào)警信息只有與下位機(jī)聯(lián)接后才能設(shè)置變量產(chǎn)生報(bào)警，一些報(bào)警顯示是通過(guò)上位機(jī)模擬顯示，當(dāng)與下位機(jī)連接后將其模擬聯(lián)接修改成與下位機(jī)的聯(lián)接即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的報(bào)警顯示和開(kāi)關(guān)狀態(tài)。另外存在的問(wèn)題是該設(shè)計(jì)所用的軟件屬于試用版，在對(duì)組態(tài)王數(shù)據(jù)字典中變量設(shè)置時(shí)只能設(shè)置到84點(diǎn)，還有一部分變量不能設(shè)置，因此在報(bào)警系統(tǒng)或狀態(tài)顯示時(shí)不能完全顯示整個(gè)機(jī)車(chē)人機(jī)界面所控制的所有單元，但是如果在實(shí)際中運(yùn)用時(shí)可購(gòu)買(mǎi)能設(shè)置無(wú)限點(diǎn)的運(yùn)行版組態(tài)軟件，可實(shí)現(xiàn)

91、對(duì)各種變量的設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面對(duì)機(jī)車(chē)各個(gè)單元的監(jiān)控。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文是在機(jī)電學(xué)院**老師的指導(dǎo)下完成的，在整個(gè)論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中感謝陳老師不斷給我提供意見(jiàn)和設(shè)計(jì)資料，在設(shè)計(jì)初期耐心的講解設(shè)計(jì)過(guò)程和注意事項(xiàng)并提供一些思路引導(dǎo)我逐步進(jìn)入主題，使得后期在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠順利進(jìn)行。在這一段寶貴的時(shí)光中，既增長(zhǎng)了知識(shí)、開(kāi)闊了視

92、野、鍛煉了心態(tài)，又培養(yǎng)了良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科研精神。在此，我向我的指導(dǎo)老師表示最誠(chéng)摯的謝意！</p><p>　　在論文即將完成之際，看著自己做的設(shè)計(jì)和論文有種喜悅感時(shí)刻涌上心頭，再次讓我想起了在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師們耐心的指導(dǎo)和幫助，在此表示我的謝意，還要感謝在設(shè)計(jì)時(shí)同學(xué)們的幫助，跟他們一起討論問(wèn)題，不時(shí)地讓他們?cè)u(píng)估一下自己設(shè)計(jì)的人機(jī)界面能否滿足用戶的需求，并征求他們的意見(jiàn)和建議。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是難忘的，老師悉心的指導(dǎo)

93、和幫助是難忘的，跟同學(xué)們一起討論問(wèn)題是難忘的，跟他們?cè)谕粋€(gè)教室里這段時(shí)光更是難忘的。感謝每一個(gè)人。再次說(shuō)一聲：Thank you ,Thank you very much!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]呂杰鋒，陳建新，徐進(jìn)波.人機(jī)工程學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2009</p><p>　　[2

94、]孫悅紅.面向用戶的軟件界面設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2009</p><p>　　[3]李樂(lè)山.人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2004</p><p>　　[4]劉作琪.CRH1型動(dòng)車(chē)組隨車(chē)機(jī)械師應(yīng)知必會(huì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010</p><p>　　[5]客金坤等.基于圖形化編程語(yǔ)言的列車(chē)人機(jī)界面設(shè)計(jì)[M].都市快軌，2011 2

95、:1-24</p><p>　　[6]周一鳴, 毛恩榮. 車(chē)輛人機(jī)工程學(xué)[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 1999</p><p>　　[7]劉恩博，田敏，李江全.組態(tài)軟件數(shù)據(jù)采集與串口通信測(cè)控應(yīng)用實(shí)踐 [M]. 北京: 人民郵電出版社, 2010</p><p>　　[6]熊偉, 工控組態(tài)軟件及應(yīng)用[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2012</p&