基于pc機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置。針對現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)的操作全部依賴于電腦界面的操作，學(xué)員不能切實體驗實際操作的情況，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。本發(fā)明基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是：包括操作控制柜，所述的操作控制柜通過數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，所述的單片機(jī)連接上層計算機(jī)，所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風(fēng)扇；所述的單片機(jī)用于實現(xiàn)控制面板上的信號采集、處理、存儲，同時實時傳送給上層計算機(jī)；所述的上層計算機(jī)包括用于完成仿真動作過程、動畫顯示，誤動作記錄、報警的處理器，存儲有仿真子系統(tǒng)的存儲器和顯示器。本發(fā)明用于教學(xué)實驗。
【專利說明】基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種用于學(xué)員學(xué)習(xí)船舶輔鍋爐工作原理和實際操作訓(xùn)練用的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，屬于教學(xué)實驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
隨著船舶科技水平的提高和船舶配員的減少以及對安全因素的重視，提高海員素質(zhì)已經(jīng)成為航海界的共識。船舶輪機(jī)模擬器作為現(xiàn)代輪機(jī)工程訓(xùn)練系統(tǒng)，能有效、快速地培養(yǎng)現(xiàn)代輪機(jī)管理人員的實際操作能力與管理能力。船舶輔鍋爐是船舶的重要輔機(jī)之一，也是最早實現(xiàn)自動化控制的設(shè)備之一，船舶輔鍋爐系統(tǒng)的操作與管理是輪機(jī)工程專業(yè)學(xué)員一項重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也是海船船員二、三管輪實操評估的必考項目。輪輔助鍋爐具有熱效率高、可靠性好、經(jīng)濟(jì)性好、自動化程度高、自動控制復(fù)雜的特點，因此對操作人員的要求也更高。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，"人為因素在船舶事故中高達(dá)80%"，為提高輔鍋爐操作的安全性和可靠性，加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)，提高操作人員的技術(shù)素質(zhì)，如何安全、有效的操作船舶輔鍋爐對操作人員來說非常重要。
[0003]中國專利申請201110374159公開了一種船舶輔鍋爐虛擬操控仿真系統(tǒng)，其包括:處理器、存儲有多個仿真子系統(tǒng)和一輔鍋爐三維仿真布局場景的存儲器、以及顯示器；處理器控制顯示器顯示存儲的輔鍋爐三維仿真布局場景和仿真子系統(tǒng)。該系統(tǒng)形象、逼真地展示了輔鍋爐實際布局圖，使用者通過此系統(tǒng)可以了解和熟悉鍋爐系統(tǒng)的構(gòu)造，給使用者帶來了經(jīng)濟(jì)和時間上的便利。使用者可以切身實際地熟悉和操作輔鍋爐，可以快速學(xué)習(xí)和了解輔鍋爐各個組成部分及工作原理，而不用承擔(dān)誤操作帶來的嚴(yán)重后果，大大減低了船舶輔鍋爐控制系統(tǒng)運行演示的成本以及船舶輔鍋爐誤操作的影響。另外，本系統(tǒng)實現(xiàn)了對船舶輔鍋爐的仿真控制，因此可以作為輔鍋爐仿真研究平臺提供給研究者使用。但是由于該仿真系統(tǒng)的操作全部依賴于電腦界面的操作，距離實際操作有很大的區(qū)別，學(xué)員不能切實體驗實際操作的情況，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題提供一種基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，采用虛擬平臺和物理平臺相結(jié)合的方法，通過操作控制柜接口設(shè)備，利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)物理平臺和虛擬平臺數(shù)據(jù)的通信，上位機(jī)虛擬平臺采用工業(yè)組態(tài)軟件開發(fā)，物理平臺人機(jī)界面如物理模型、控制開關(guān)柜、儀表等由實物組成，達(dá)到真實的操作感受。
[0005]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，包括操作控制柜，所述的操作控制柜通過數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，所述的單片機(jī)連接上層計算機(jī)；
所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風(fēng)扇；
所述的單片機(jī)用于實現(xiàn)控制面板上的信號采集、處理、存儲，同時實時傳送給上層計算
機(jī)；
所述的上層計算機(jī)包括用于完成仿真動作過程、動畫顯示，誤動作記錄、報警的處理器，存儲有仿真子系統(tǒng)的存儲器和顯示器。[0006]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的控制面板上設(shè)置有手動按鈕、多功能旋鈕、正常工作狀態(tài)顯示燈、聲光報警信號燈，
所述的手動按鈕包括啟動/復(fù)位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產(chǎn)生后的消除按鈕；
所述的多功能旋鈕包括水泵I控制旋鈕、水泵II控制旋鈕、燃燒器控制旋鈕，所述的水泵I控制旋鈕和水泵II控制旋鈕分別分為備用、停止、自動、手動四檔，所述的燃燒器控制旋鈕分為自動、停止、掃氣、點火、小火、大火六檔；
所述的正常工作狀態(tài)顯示燈包括正常水位顯示燈、風(fēng)機(jī)顯示燈、噴嘴I顯示燈、噴嘴II顯示燈、水泵I顯示燈、水泵II顯示燈、備用泵顯示燈；
所述的聲光報警信號燈包括水位指示信號燈、水位高信號燈、水位低信號燈、水位過低信號燈、蒸汽壓力高信號燈、空氣壓力低信號燈、火焰故障信號燈、報警蜂鳴器信號燈。
[0007]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的顯示器包括用于主顯示屏和分顯示屏。
[0008]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的仿真子系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)。
[0009]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的單片機(jī)選用:納瓦技術(shù)的20引腳8位CMOS閃存單片機(jī)PIC16F690。
[0010]有益效果:
本發(fā)明能夠再現(xiàn)實船上真實輔鍋爐進(jìn)行的所有操作，如自動點火、手動點火、自動停爐、手動停爐、各個加熱器件的加熱、鍋爐自動給水、手動給水等。通過輔鍋爐仿真系統(tǒng)，可使學(xué)員能夠快速學(xué)習(xí)和了解輔鍋爐的各個組成部分及工作原理。同時，該仿真系統(tǒng)還可以仿真各種實船系統(tǒng)中出現(xiàn)的如預(yù)掃風(fēng)不足導(dǎo)致爆炸、加熱器污堵導(dǎo)致加熱緩慢之類的故障，在輪機(jī)模擬器系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:1、操作控制柜，2、單片機(jī)，3、上層計算機(jī)，4、接線端子，5、散熱風(fēng)扇，6、手動按鈕，7、多功能旋鈕，8、正常工作狀態(tài)顯示燈，9、聲光報警信號燈，10、主顯示屏，11、分顯示屏。
[0013]圖2是本發(fā)明的單片機(jī)控制電路原理圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的接線端子圖。
[0015]【具體實施方式】:
為了詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例。特別地，本實施例的結(jié)構(gòu)僅是基于本發(fā)明思想的一種實現(xiàn)形式，事實上任意一種結(jié)構(gòu)只要能夠符合本發(fā)明的思想，一樣可以實現(xiàn)本發(fā)明。
[0016]基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，包括操作控制柜1，所述的操作控制柜通過數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)2，所述的單片機(jī)連接；
所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子4、散熱風(fēng)扇5 ；
所述的單片機(jī)用于實現(xiàn)控制面板上的信號采集、處理、存儲，同時實時傳送給上層計算
機(jī)； 所述的上層計算機(jī)包括用于完成仿真動作過程、動畫顯示，誤動作記錄、報警的處理器，存儲有仿真子系統(tǒng)的存儲器和顯示器。
[0017]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的控制面板上設(shè)置有手動按鈕6、多功能旋鈕7、正常工作狀態(tài)顯示燈8、聲光報警信號燈9 ；
所述的手動按鈕包括啟動/復(fù)位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產(chǎn)生后的消除按鈕；
所述的多功能旋鈕包括水泵I控制旋鈕、水泵II控制旋鈕、燃燒器控制旋鈕，所述的水泵I控制旋鈕和水泵II控制旋鈕分別分為備用、停止、自動、手動四檔，所述的燃燒器控制旋鈕分為自動、停止、掃氣、點火、小火、大火六檔；
所述的正常工作狀態(tài)顯示燈包括正常水位顯示燈、風(fēng)機(jī)顯示燈、噴嘴I顯示燈、噴嘴II顯示燈、水泵I顯示燈、水泵II顯示燈、備用泵顯示燈；
所述的聲光報警信號燈包括水位指示信號燈、水位高信號燈、水位低信號燈、水位過低信號燈、蒸汽壓力高信號燈、空氣壓力低信號燈、火焰故障信號燈、報警蜂鳴器信號燈。
[0018]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的顯示器包括用于主顯示屏10和分顯示屏11。
[0019]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的仿真子系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)。
[0020]所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的單片機(jī)選用:納瓦技術(shù)的20引腳8位CMOS閃存單片機(jī)PIC16F690。
[0021]本發(fā)明的控制要求:
控制要求:
(I)控制箱內(nèi)電源接通后，“電源”指示燈亮。
[0022](2) “啟動/復(fù)位”按鈕:在啟動鍋爐之前，第一次按下“啟動/復(fù)位”按鈕是執(zhí)行復(fù)位功能，執(zhí)行復(fù)位功能后，聲光報警系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)；再一次按下“啟動/復(fù)位”按鈕才執(zhí)行啟動功能，此時“燃燒器控制”、“水泵I控制”、“水泵II控制”才接通電源，處于等待狀態(tài)。
[0023](3) “停止”按鈕:此按鈕按下后，“燃燒器控制”、“水泵I控制”、“水泵II控制”斷電。
[0024](4) “報警測試”按鈕:此按鈕按下后，聲光報警。具體為:“報警器”喇叭發(fā)出報警聲；“高水位”指示燈、“低水位”指示燈、“過低水位”指示燈、“蒸汽壓力高”指示燈、“空氣壓力低”指示燈、“火焰故障”指示燈等6個紅色指示燈閃爍。
[0025](5) “消音”按鈕:按下此按鈕，“報警器”喇叭停止發(fā)出報警聲。
[0026](6) “燃燒器控制”旋鈕:總體分三個工作狀態(tài)“自動”、“停止”、“手動”。
[0027]①處于“自動”狀態(tài)時:“風(fēng)機(jī)”指示燈和“自動運行”指示燈亮，演示風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)動畫，而且“高水位”指示燈、“正常水位”指示燈、“低水位”指示燈、“過低水位”指示燈根據(jù)水位情況相應(yīng)的指示燈亮，在虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)中，演示鍋爐水位的相應(yīng)情況。如果水位異常，則需要排除故障，如果水位正常，則鍋爐自動掃氣30秒。而后，然后“噴嘴I”指示燈亮，進(jìn)入點火狀態(tài)，點火時間不超過6秒，火點著后，進(jìn)行I分鐘的小火燃燒，演示鍋爐的小火燃燒動畫，然后再進(jìn)入大火燃燒，演示鍋爐的大火燃燒動畫，此時“噴嘴I”指示燈和“噴嘴2”指示燈都亮。如果點火時間超過6秒未點著火，則進(jìn)行聲光報警，“火焰故障”指示燈亮，“報警器”喇叭報警，直到人工干預(yù)。
[0028]②處于“停止”狀態(tài)時，燃燒器動作，處于停止?fàn)顟B(tài)。
[0029]③在“手動”狀態(tài)，“自動運行”指示燈不亮?！笆謩印睜顟B(tài)有四個檔位，旋鈕處于任何一個檔位，“風(fēng)機(jī)”指示燈都亮，演示風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)動畫。處于“掃氣”檔位時，進(jìn)行掃風(fēng)，掃風(fēng)時間超過30秒后，旋鈕旋至“點火”，鍋爐進(jìn)行點火，“噴嘴I”指示燈亮，點火時間超過6秒后，立即將旋鈕旋至“掃氣”，再進(jìn)行30秒掃氣，然后再重新點火，在該過程中，無聲光報警。如果6秒鐘內(nèi)，點火成功，則旋鈕旋至“小火”，演示鍋爐的小火燃燒動畫，在小火狀態(tài)燃燒I分鐘，而后，旋鈕旋至“大火”，此時，“噴嘴I ”指示燈和“噴嘴2”指示燈都亮，進(jìn)行大火燃燒，演示鍋爐的大火燃燒動畫。
[0030](7) “水泵I控制”旋鈕和“水泵II控制”旋鈕
①當(dāng)水泵I運轉(zhuǎn)供水時，“水泵I ”指示燈亮，演示水泵I向鍋爐供水動畫；當(dāng)水泵II運轉(zhuǎn)供水時，“水泵II ”指示燈亮，演示水泵II向鍋爐供水動畫。
[0031]②處于“備用”檔位時，相應(yīng)的水泵為備用泵，當(dāng)備用啟動供水時，“備用泵起動”指示燈亮，演示備用啟動供水動畫；
③處于“自動”檔位時，水泵根據(jù)水位自動供水，同時演示水泵供水的動畫；
④處于“手動”檔位時，水泵立即向鍋爐供水，同時演示水泵供水的動畫。
[0032]本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:包括操作控制柜，所述的操作控制柜通過數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，所述的單片機(jī)連接上層計算機(jī)， 所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風(fēng)扇； 所述的單片機(jī)用于實現(xiàn)控制面板上的信號采集、處理、存儲，同時實時傳送給上層計算機(jī)； 所述的上層計算機(jī)包括用于完成仿真動作過程、動畫顯示，誤動作記錄、報警的處理器，存儲有仿真子系統(tǒng)的存儲器和顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的控制面板上設(shè)置有手動按鈕、多功能旋鈕、正常工作狀態(tài)顯示燈、聲光報警信號燈， 所述的手動按鈕包括啟動/復(fù)位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產(chǎn)生后的消除按鈕； 所述的多功能旋鈕包括水泵I控制旋鈕、水泵II控制旋鈕、燃燒器控制旋鈕，所述的水泵I控制旋鈕和水泵II控制旋鈕分別分為備用、停止、自動、手動四檔，所述的燃燒器控制旋鈕分為自動、停止、掃氣、點火、小火、大火六檔； 所述的正常工作狀態(tài)顯示燈包括正常水位顯示燈、風(fēng)機(jī)顯示燈、噴嘴I顯示燈、噴嘴II顯示燈、水泵I顯示燈、水泵II顯示燈、備用泵顯示燈； 所述的聲光報警信號燈包括水位指示信號燈、水位高信號燈、水位低信號燈、水位過低信號燈、蒸汽壓力高信號燈、空氣壓力低信號燈、火焰故障信號燈、報警蜂鳴器信號燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的顯示器包括用于主顯示屏和分顯示屏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的單片機(jī)選用:采用納瓦技術(shù)的20引腳8位CMOS閃存單片機(jī)PIC16F690。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的單片機(jī)選用:納瓦技術(shù)的20引腳8位CMOS閃存單片機(jī)PIC16F690。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的基于PC機(jī)和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的仿真子系統(tǒng)包括給水系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、凝水系統(tǒng)。
【文檔編號】G09B9/00GK103440793SQ201310216089
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】葛君山, 萬金華, 王愷, 王剛?cè)A, 楊書杰, 林永屹 申請人:江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院