[發(fā)明專利]船舶分油機(jī)自動控制系統(tǒng)模擬裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810466575.0
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108806378A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 焦品博;王海燕;林葉春;李健全
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00;G06F17/50;G06F8/30;G06F8/38
• 代理公司: 上海互順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 余毅勤

本發(fā)明提出了一種船舶分油機(jī)自動控制系統(tǒng)模擬裝置，實(shí)現(xiàn)了船舶分油機(jī)自動控制系統(tǒng)工作過程的仿真與模擬，適用于教學(xué)實(shí)驗操作。本發(fā)明采用軟件與硬件相結(jié)合。軟件包括分油機(jī)模型軟件、分油機(jī)工作控制軟件和通信接口程序。硬件主要包括電氣控制箱和系統(tǒng)模擬屏。分油機(jī)模型軟件實(shí)現(xiàn)模型的建立與求解。分油機(jī)工作控制軟件采用兩級嵌套有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分油機(jī)系統(tǒng)的工作控制過程。電氣控制箱內(nèi)采用PLC模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，工業(yè)觸摸屏電腦用于軟件運(yùn)行與系統(tǒng)操作。系統(tǒng)模擬屏實(shí)現(xiàn)與軟件同步、動態(tài)地展示分油機(jī)系統(tǒng)工作原理。本發(fā)明真實(shí)再現(xiàn)分油機(jī)系統(tǒng)的工作過程，便于學(xué)生了解分油機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，鍛煉學(xué)生實(shí)際操作能力。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明是一種船舶分油機(jī)自動控制模擬裝置，適用于教學(xué)實(shí)驗操作和培訓(xùn)。

背景技術(shù)：

隨著人們的環(huán)保意識和節(jié)約能源意識不斷增強(qiáng)，國際海事組織IMO對船舶防污染提出更高的要求。船用燃油凈化既能夠減少廢氣污染物的排放，減少對環(huán)境的污染，又能夠保障船舶動力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，延長船舶主機(jī)的生命周期。船舶分油機(jī)是船舶燃油凈化系統(tǒng)中最重要的組成部分，熟悉船舶分油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，鍛煉分油機(jī)的操作能力，對學(xué)生在實(shí)際船舶上分油機(jī)的操作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

自動控制技術(shù)是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，技術(shù)、生產(chǎn)、軍事、管理、生活等各個領(lǐng)域，都離不開自動控制技術(shù)。自動控制技術(shù)是通過具有一定控制功能的自動控制系統(tǒng)，來完成某種控制任務(wù)，保證某個過程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個預(yù)設(shè)的目標(biāo)。仿真技術(shù)是以計算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)試驗。結(jié)合自動控制技術(shù)和計算機(jī)仿真技術(shù)，開發(fā)一種船舶分油機(jī)自動控制模擬裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)船舶分油機(jī)自動控制分油工作過程的仿真和模擬，真實(shí)再現(xiàn)分油機(jī)的工作原理和過程。

目前，以硬件為主的船舶燃油分油機(jī)仿真系統(tǒng)的模擬器二次開發(fā)困難、易出故障、維護(hù)成本高。純軟件系統(tǒng)的分油機(jī)仿真系統(tǒng)與真實(shí)操作差異較大，對鍛煉學(xué)生的實(shí)際操作能力幫助不大。半實(shí)物分油機(jī)仿真系統(tǒng)結(jié)合硬件和軟件系統(tǒng)克服了上述缺陷，能夠模擬真實(shí)操作環(huán)境且真實(shí)地反映分油機(jī)系統(tǒng)的工作過程。本發(fā)明為半實(shí)物仿真系統(tǒng)，區(qū)別于已有的純手動操作半實(shí)物仿真系統(tǒng)，優(yōu)勢在于結(jié)合了自動控制技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)手動控制分油機(jī)控制系統(tǒng)的模擬和仿真，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制分油機(jī)控制系統(tǒng)的分油和仿真，減少了人工的控制和失誤操作。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提出一種船舶分油機(jī)自動控制模擬裝置，適用于教學(xué)實(shí)驗操作。本發(fā)明能夠模擬真實(shí)操作環(huán)境且真實(shí)地再現(xiàn)分油機(jī)系統(tǒng)工作原理和工作過程，甚至再現(xiàn)分油機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作過程中分油機(jī)的內(nèi)部動作。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種船舶分油機(jī)自動控制模擬裝置包括分油機(jī)模型軟件、分油機(jī)工作控制軟件、通信接口軟件、系統(tǒng)模擬屏和電氣控制箱。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了分油機(jī)手動控制過程、過程模擬仿真功能、故障顯示功能和參數(shù)設(shè)置功能，還特別實(shí)現(xiàn)了分油機(jī)自動控制過程的模擬和故障設(shè)置功能。

本發(fā)明中的分油機(jī)模型軟件是在模型軟件中建立了分油機(jī)模型、電機(jī)模型、油溫模型、管路模型、水分模型和排渣模型等一系列數(shù)學(xué)模型（模型精度滿足觀察要求），控制模型初始條件和邊界條件，采用4階龍格庫塔法求解數(shù)學(xué)模型，并將計算結(jié)果輸出到分油機(jī)工作控制軟件。

本發(fā)明中的分油機(jī)工作控制軟件采用兩級嵌套有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分油機(jī)的控制過程。第一級控制狀態(tài)包括等待、預(yù)啟動、手動啟動、自動啟動、循環(huán)、轉(zhuǎn)換、停止和分油機(jī)狀態(tài)等。第二級控制狀態(tài)包括手動啟動子狀態(tài)、自動啟動子狀態(tài)和分油機(jī)子狀態(tài)。在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，當(dāng)?shù)谝患墵顟B(tài)有相對應(yīng)的子狀態(tài)時，會依據(jù)轉(zhuǎn)換條件直接進(jìn)入第二級子狀態(tài)。狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換依據(jù)模型軟件通過計算后傳入的信號。

本發(fā)明中的通信接口程序為分油機(jī)模型軟件、分油機(jī)工作控制軟件和PLC模塊之間互相通信提供通信接口。通信程序通過以太網(wǎng)模塊完成與PLC模塊的數(shù)據(jù)通信，讀取或?qū)懭敫鬏斎?輸出點(diǎn)。本發(fā)明采用在PLC模塊中設(shè)定緩沖區(qū)，上位機(jī)通過以太網(wǎng)讀寫緩沖區(qū)；PLC程序?qū)⑼庠O(shè)輸入寫入緩沖區(qū)，將輸出寫到外設(shè)中，這種通信方式靈活性大，且通信速度快。