[發明專利]一種船舶雙柴油主機推進控制硬件在環仿真系統

有效

• 申請號: 201310200010.5
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103309236A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 沈智鵬;余安;周炳俊;郭晨
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種硬件在環仿真系統，特別是一種船舶雙柴油主機推進控制硬件在環仿真系統，屬于船舶控制與仿真領域。?

背景技術

柴油主機作為現代船舶重要的推進裝置，其作用是主機發出功率，通過傳動裝置和軸系，帶動推進器推動船舶前進。雙柴油主機推進裝置，主要是指兩臺柴油機，可單機運行，也可通過離合器、并車齒輪箱等傳動裝置進行并車，共同驅動一臺螺旋槳的主推進裝置。相比于單主機推進，采用雙主機推進裝置的船舶能更迅速的達到較高的航速，航行時的機動性較好，穩定性也較高。?

隨著自動化程度的提高和電子技術的發展，船員學習和培訓的任務日趨繁重，實船培訓的經濟負擔也隨之加重。學員即使能夠獲得上船訓練的機會，對于柴油主機這樣一個復雜對象，運行需要滿足的條件眾多，控制難度大，一些特殊工況和突發事故的訓練也無法滿足，這樣就給安全操作帶來隱患。傳統的柴油機研究平臺受周圍環境的影響大，難以覆蓋柴油機系統的全工況范圍，不易進行一些重復性測試。而一旦船員誤操作，輕則艦船失去動力，重則損壞設備，甚至出現機毀人亡的事故。當前，船舶機艙自動化程度雖然很高，但船舶主機推進控制基本仍采用傳統的PID（比例-積分-微分）控制或者改進型的PID控制，即使是一些成熟的先進控制理論也較少應用在船舶推進控制領域。故若能在實驗室環境完成與實船主機推進控制系統相似的培訓操作，模擬實船主機不同工況和系統故障等突發事故的訓練，實現主機監控與報警查詢系統和雙柴油主機聯合推進控制，并建立一個船舶主機推進控制系統數學模型和控制算法研究的理論平臺將具有重要意義。?

硬件在環仿真方法是將物理模型和數學模型聯合在一起進行試驗的一種方法，它將實際系統的一部分設備和計算機相互連接，用數學仿真的方式對其中不存在或不便于實驗的部分系統進行仿真，同時保證整個系統實時運轉。該仿真技術不僅彌補了純數學仿真中的許多缺陷，提高了整個模型的置信度，而且?可以大大減輕編程的工作量。該仿真技術的另一個優勢在于它實現了仿真模型和實際系統間的數據實時交互，仿真結果的驗證過程非常直觀，從而大大提高控制系統的研制質量，減小研制風險和提高設計成功率。但船舶柴油主機推進控制硬件在環仿真系統目前尚未出現成型的產品。?

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種可以實現與實船雙柴油主機推進系統相似的操作功能，可模擬主機在不同工況和突發事故的培訓，可以建立一個船舶主機綜合控制理論研究平臺的船舶雙柴油主機推進控制的硬件在環仿真系統及其工作方法。?

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種船舶雙柴油主機推進控制硬件在環仿真系統，包括主機模擬試驗臺、主機監控與報警系統、右主機操縱控制臺、主機轉速綜合控制系統和左主機仿真控制系統，所述的主機模擬試驗臺和主機監控與報警系統分別與右主機操縱控制臺通過西門子S7-200PLC專用的PPI協議進行通訊；所述的主機轉速綜合控制系統包括電子調速器和西門子S7-1200PLC，S7-1200PLC通過Modbus協議與右主機操縱控制臺通訊；所述的左主機仿真控制系統通過OPC協議與主機轉速綜合控制系統的S7-1200PLC實現數據的相互交換；?

所述的主機模擬試驗臺包括主機及齒輪箱信號模擬箱、變頻器、三相異步電機、減速齒輪箱、螺旋槳；主機及齒輪箱信號模擬箱用于模擬主機和齒輪箱的重要參數，變頻器根據主機給油量信號控制三相異步電機轉速，三相異步電機的驅動軸連接減速齒輪箱，并通過減速齒輪箱帶動螺旋槳轉動；?

所述的主機監控與報警系統包括報警監控及越控面板、指示儀表和觸摸屏；報警監控及越控面板用于主機狀態監視、主機故障降速和故障停車的報警提示以及取消故障降速和故障停車動作的越控操作；指示儀表用于監視主機參數，以便用戶了解主機運行情況；觸摸屏用于將監測的船速、主機轉速值以曲線形式顯示出來，并提供當前報警查詢和歷史報警查詢功能；?