船舶輔助鍋爐模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及船舶模擬操作系統(tǒng)，特別是涉及一種船舶輔助鍋爐模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶輔助鍋爐是用于產(chǎn)生飽和蒸汽，以滿足加熱燃油、滑油、暖機(jī)及日常生活需要的重要設(shè)備。隨著船舶自動(dòng)化程度不斷提高，在對(duì)使用管理人員進(jìn)行鍋爐控制系統(tǒng)操作技能培訓(xùn)時(shí)，由于受條件所限，無法滿足使用管理人員實(shí)船操作的需求，而且在船舶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)踐操作受系統(tǒng)完整性和安全保證措施的影響，也不允許反復(fù)進(jìn)行操作和出現(xiàn)不必要的誤操作。船舶輔助鍋爐作為特種設(shè)備其實(shí)裝訓(xùn)練無法模擬一些復(fù)雜的情景，如復(fù)雜報(bào)警顯示、設(shè)備與系統(tǒng)的嚴(yán)重故障等，開發(fā)實(shí)物模擬器存在投入成本較大、建設(shè)周期較長、維護(hù)保養(yǎng)要求較高等特點(diǎn)。此外，船舶輔助鍋爐也是三管輪、技工等船員、海員考證的重要內(nèi)容。為高質(zhì)高效地培養(yǎng)船舶輔助鍋爐操作維護(hù)管理人員，解決實(shí)裝培訓(xùn)中難以克服的問題，利用計(jì)算機(jī)仿真、組態(tài)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，構(gòu)建了船舶輔助鍋爐運(yùn)行仿真數(shù)學(xué)模型，并開發(fā)了人機(jī)交互界面，本船舶輔助鍋爐實(shí)訓(xùn)裝置可反復(fù)操練在實(shí)裝上比較困難甚至禁止的訓(xùn)練內(nèi)容，縮短了人員培訓(xùn)的時(shí)間，達(dá)到了較好的培訓(xùn)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:開發(fā)實(shí)物船舶輔助鍋爐模擬器，投入成本較大、建設(shè)周期較長、維護(hù)保養(yǎng)要求高，如何降低投入成本，減少建設(shè)周期，降低維護(hù)保養(yǎng)成本。
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種船舶輔助鍋爐模擬器。此目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種船舶輔助鍋爐模擬器，包括:人機(jī)交互系統(tǒng)、建模仿真系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)；所述人機(jī)交互系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)各種交互界面設(shè)計(jì)和操控盤臺(tái)的監(jiān)控功能；所述建模仿真系統(tǒng)在SimuEngine仿真支撐平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)船舶輔助鍋爐運(yùn)行仿真，其包括鍋爐工作模擬模塊，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型編制仿真模塊，并設(shè)置故障變量，利用SimuEngine故障設(shè)置和管理功能開展故障模擬與處置訓(xùn)練；所述操控盤臺(tái)上設(shè)有和實(shí)際船舶輔助鍋爐控制箱外觀相仿的開關(guān)、儀表、指示燈I/O設(shè)備；所述人機(jī)交互系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接所述建模仿真系統(tǒng)、操控盤臺(tái)、PLC，所述PLC通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接操控盤臺(tái)。
[0006]進(jìn)一步地，所述I/O設(shè)備包括開關(guān)量輸入設(shè)備、開關(guān)量輸出設(shè)備、模擬量輸入設(shè)備及模擬量輸出設(shè)備。
[0007]進(jìn)一步地，所述鍋爐工作模擬模塊包括點(diǎn)火及掃風(fēng)模塊、給水及“叫水”模塊和燃燒控制模塊。
[0008]進(jìn)一步地，所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括人機(jī)交互界面、聲模擬系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)豐旲塊。
[0009]進(jìn)一步地，所述操控盤臺(tái)上設(shè)有交互監(jiān)控顯示模塊、操作按鈕及警示模塊。
[0010]進(jìn)一步地，所述交互監(jiān)控顯示模塊包括給水壓力顯示模塊，燃油進(jìn)口壓力顯示模塊、燃油出口壓力顯示模塊和蒸汽壓力顯示模塊、管系及閥件顯示模塊、鍋爐及附件顯示模塊、機(jī)艙背景顯示模塊。
[0011]進(jìn)一步地，所述操作按鈕及警示模塊包括選擇開關(guān)，啟動(dòng)復(fù)位、燃燒停止、消音、聲光測(cè)試按鈕，水泵、風(fēng)機(jī)、油泵、燃燒正常、水位過低、故障熄火和氣壓過高指示燈。通過操控盤臺(tái)按鈕、指示燈以及交互監(jiān)控畫面可以在操控時(shí)實(shí)時(shí)觀察出目前模擬器的運(yùn)行狀態(tài)。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013](一 )縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，使模擬器有更加廣闊的市場(chǎng)前景；
[0014]( 二)采用模塊化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的維護(hù)性和可擴(kuò)展性，同時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了增強(qiáng)；
[0015](三)可進(jìn)行故障模擬和處置訓(xùn)練；
[0016](四)采用組態(tài)軟件和聲模擬系統(tǒng)，提高了模擬器的真實(shí)感。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型船舶輔助鍋爐模擬器架構(gòu)圖；
[0018]圖2是船舶輔助鍋爐操控盤臺(tái)示意圖；
[0019]1-水泵，2-風(fēng)機(jī)，3-油泵，4-燃燒正常，5-水位過低，6_故障熄火，7_氣壓過高，
8-啟動(dòng)復(fù)位，9-燃燒停止，10-消音，11-聲光測(cè)試，12-聲報(bào)警，13-電源，14-自動(dòng)，15-停止，16-手動(dòng)掃氣，17-燃燒控制，18-點(diǎn)火燃燒，20-停止，21-自動(dòng)，22-手動(dòng)，23-給水控制。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]一種船舶輔助鍋爐模擬器，包括:人機(jī)交互系統(tǒng)、建模仿真系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)；所述人機(jī)交互系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)各種交互界面設(shè)計(jì)和操控盤臺(tái)監(jiān)控功能；所述建模仿真系統(tǒng)在SimuEngine仿真支撐平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)船舶輔助鍋爐運(yùn)行仿真，其包括鍋爐工作模擬模塊，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型編制仿真模塊，并設(shè)置故障變量，利用SimuEngine故障設(shè)置和管理功能開展故障模擬與處置訓(xùn)練；所述網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)將建模仿真系統(tǒng)、PLC和人機(jī)交互系統(tǒng)連接在同一級(jí)以太網(wǎng)上，各PLC的I/O接口模塊連接至操控盤臺(tái)，形成一個(gè)以交換機(jī)為中心的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；所述操控盤臺(tái)上設(shè)有和實(shí)際船舶輔助鍋爐控制箱外觀相仿的開關(guān)、儀表、指示燈I/O設(shè)備。
[0022]人機(jī)交互系統(tǒng)采用KingView6.5，實(shí)現(xiàn)各種交互界面設(shè)計(jì)和硬件設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控。
[0023]KingView6.5提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷方便的使用方法，擁有子圖庫，通過直接調(diào)用子圖可以便捷地組態(tài)所需要的畫面。通過采集操控盤臺(tái)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)，經(jīng)過仿真計(jì)算機(jī)運(yùn)算，將產(chǎn)生的控制信號(hào)經(jīng)PLC送至操控盤臺(tái)I/O設(shè)備，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控功能。操控盤臺(tái)上設(shè)有和實(shí)際船舶輔助鍋爐控制箱外觀相仿的開關(guān)、儀表、指示燈I/O設(shè)備，并連接于PLC的各I/O模塊。通過將船舶輔助鍋爐模擬器人機(jī)交互系統(tǒng)基本功能進(jìn)行分解并模塊化，同時(shí)進(jìn)行界面的顯示、聲音的模擬、數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)、內(nèi)部邏輯程序的執(zhí)行和其他程序的協(xié)作通訊等，提高了模擬器開發(fā)效率和系統(tǒng)的可維護(hù)性。
[0024]建模仿真系統(tǒng)在SimuEngine仿真支撐平臺(tái)中的實(shí)現(xiàn)采用模塊化的方法，仿真平臺(tái)軟件SimuEngine基于C/S結(jié)構(gòu)，具有多流程支持功能可以在硬件系統(tǒng)上同時(shí)開發(fā)或運(yùn)行不同的仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)可采用多人分布式協(xié)同開發(fā)和協(xié)同仿真方式。利用層次分解的方法，船舶輔助鍋爐運(yùn)行仿真系統(tǒng)包括點(diǎn)火及掃風(fēng)模塊、燃燒控制模塊、給水及“叫水”模塊等，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型編制仿真模塊，并設(shè)置故障變量，利用SimuEngine故障設(shè)置和管理功能開展故障模擬與處置訓(xùn)練。模塊間的數(shù)據(jù)流動(dòng)通過公用變量數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)。模塊化建模方法可降低建模的復(fù)雜性，縮短建模時(shí)間，增加模型的通用性。
[0025]網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，將仿真計(jì)算機(jī)、操控盤臺(tái)和PLC接口系統(tǒng)連接在同一級(jí)以太網(wǎng)上，PLC的I/O模塊連接至操控盤臺(tái)I/O設(shè)備。仿真計(jì)算機(jī)求解數(shù)學(xué)模型、產(chǎn)生控制請(qǐng)求，然后通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)與操控盤臺(tái)實(shí)現(xiàn)通訊。采用可編程序控制器PLC作為模擬器接口系統(tǒng)，由于PLC從硬件到軟件，從設(shè)計(jì)到制造都考慮到了抗干擾的問題，采用各種措施切斷或阻塞了干擾源，提高并保證了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，也大大提高了整個(gè)訓(xùn)練系統(tǒng)的抗干擾能力。PLC還增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性。在確定每個(gè)PLC將要負(fù)責(zé)的變量類型和數(shù)量后，根據(jù)需要來組裝PLC。PLC輸入/輸出單元是連接CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備的橋梁。I/O模塊包括:開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入、模擬量輸出。每個(gè)I/O模塊在機(jī)架上的位置確定好之后其單元號(hào)也隨之確定。PLC會(huì)根據(jù)單元號(hào)為其在工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的核心I/O區(qū)分配相應(yīng)的地址用于保存數(shù)據(jù)。
[0026]上述實(shí)施例僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，凡是屬于本實(shí)用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于，包括:人機(jī)交互系統(tǒng)、建模仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)； 所述人機(jī)交互系統(tǒng)包括人機(jī)交互界面、聲音模擬系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)模塊和操控盤臺(tái)，用于實(shí)現(xiàn)交互控制和硬件設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控； 所述建模仿真系統(tǒng)在仿真支撐平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶輔助鍋爐的運(yùn)行仿真，其包括鍋爐工作模擬模塊，根據(jù)其數(shù)學(xué)模型編制仿真模塊，并設(shè)置故障變量，利用故障設(shè)置和管理功能開展故障模擬與處置訓(xùn)練； 所述人機(jī)交互系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接所述建模仿真系統(tǒng)、PLC,所述PLC通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接操控盤臺(tái)I/O設(shè)備； 所述操控盤上設(shè)有和實(shí)際船舶輔助鍋爐控制箱外觀相仿的開關(guān)、儀表、指示燈I/O設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于:所述I/O設(shè)備包括開關(guān)量輸入設(shè)備、開關(guān)量輸出設(shè)備、模擬量輸入設(shè)備及模擬量輸出設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于:所述鍋爐工作模擬模塊包括點(diǎn)火及掃風(fēng)模塊、給水及“叫水”模塊和燃燒控制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于:所述操控盤臺(tái)上設(shè)有交互監(jiān)控顯示模塊、操作按鈕及警示模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于:所述交互監(jiān)控顯示模塊包括給水壓力顯示模塊，燃油進(jìn)口壓力顯示模塊、燃油出口壓力顯示模塊和蒸汽壓力顯示豐旲塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶輔助鍋爐模擬器，其特征在于:所述操作按鈕及警示模塊包括選擇開關(guān)，啟動(dòng)復(fù)位、燃燒停止、消音、聲光測(cè)試按鈕，水泵、風(fēng)機(jī)、油泵、燃燒正常、水位過低、故障熄火和氣壓過高指示燈。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及船舶模擬操作系統(tǒng)，特別是涉及一種船舶輔助鍋爐模擬器。一種船舶輔助鍋爐模擬器，包括：人機(jī)交互系統(tǒng)、建模仿真系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)；所述人機(jī)交互系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)各種交互控制和硬件設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控；建模仿真系統(tǒng)在SimuEngine仿真支撐平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶輔助鍋爐的運(yùn)行仿真；所述人機(jī)交互系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接所述建模仿真系統(tǒng)、PLC，所述PLC通過網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)連接操控盤臺(tái)I/O設(shè)備。利用KingView6.5和建模仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)船舶鍋爐模擬器的軟件功能?？s短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，使模擬器有更加廣闊的市場(chǎng)前景。
【IPC分類】G05B17-02
【公開號(hào)】CN204576104
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520180537
【發(fā)明人】張錦, 任長合, 胡錦輝, 沈軍
【申請(qǐng)人】中國人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學(xué)院
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月20日