CN103440793A - 基于pc机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置。针对现有的仿真系统的操作全部依赖于电脑界面的操作，学员不能切实体验实际操作的情况，达不到预期的教学效果。本发明基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：包括操作控制柜，所述的操作控制柜通过数据线连接单片机，所述的单片机连接上层计算机，所述的操作控制柜包括控制面板、接线端子、散热风扇；所述的单片机用于实现控制面板上的信号采集、处理、存储，同时实时传送给上层计算机；所述的上层计算机包括用于完成仿真动作过程、动画显示，误动作记录、报警的处理器，存储有仿真子系统的存储器和显示器。本发明用于教学实验。

Description

基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置

 

技术领域：

本发明涉及一种用于学员学习船舶辅锅炉工作原理和实际操作训练用的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，属于教学实验装置技术领域。

背景技术：

随着船舶科技水平的提高和船舶配员的减少以及对安全因素的重视，提高海员素质已经成为航海界的共识。船舶轮机模拟器作为现代轮机工程训练系统,能有效、快速地培养现代轮机管理人员的实际操作能力与管理能力。船舶辅锅炉是船舶的重要辅机之一,也是最早实现自动化控制的设备之一，船舶辅锅炉系统的操作与管理是轮机工程专业学员一项重要的学习内容,也是海船船员二、三管轮实操评估的必考项目。轮辅助锅炉具有热效率高、可靠性好、经济性好、自动化程度高、自动控制复杂的特点，因此对操作人员的要求也更高。据相关资料统计, "人为因素在船舶事故中高达80%"，为提高辅锅炉操作的安全性和可靠性,加强对操作人员的培训,提高操作人员的技术素质，如何安全、有效的操作船舶辅锅炉对操作人员来说非常重要。

中国专利申请201110374159公开了一种船舶辅锅炉虚拟操控仿真系统，其包括：处理器、存储有多个仿真子系统和一辅锅炉三维仿真布局场景的存储器、以及显示器；处理器控制显示器显示存储的辅锅炉三维仿真布局场景和仿真子系统。该系统形象、逼真地展示了辅锅炉实际布局图，使用者通过此系统可以了解和熟悉锅炉系统的构造，给使用者带来了经济和时间上的便利。使用者可以切身实际地熟悉和操作辅锅炉，可以快速学习和了解辅锅炉各个组成部分及工作原理，而不用承担误操作带来的严重后果，大大减低了船舶辅锅炉控制系统运行演示的成本以及船舶辅锅炉误操作的影响。另外，本系统实现了对船舶辅锅炉的仿真控制，因此可以作为辅锅炉仿真研究平台提供给研究者使用。但是由于该仿真系统的操作全部依赖于电脑界面的操作，距离实际操作有很大的区别，学员不能切实体验实际操作的情况，达不到预期的教学效果。

发明内容：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，采用虚拟平台和物理平台相结合的方法，通过操作控制柜接口设备，利用计算机网络技术实现物理平台和虚拟平台数据的通信，上位机虚拟平台采用工业组态软件开发，物理平台人机界面如物理模型、控制开关柜、仪表等由实物组成，达到真实的操作感受。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，包括操作控制柜，所述的操作控制柜通过数据线连接单片机，所述的单片机连接上层计算机；

所述的操作控制柜包括控制面板、接线端子、散热风扇；

所述的单片机用于实现控制面板上的信号采集、处理、存储，同时实时传送给上层计算机；

所述的上层计算机包括用于完成仿真动作过程、动画显示， 误动作记录、报警的处理器，存储有仿真子系统的存储器和显示器。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的控制面板上设置有手动按钮、多功能旋钮、正常工作状态显示灯、声光报警信号灯，

所述的手动按钮包括启动/复位按钮、停止按钮、报警测试按钮、报警信号产生后的消除按钮；

所述的多功能旋钮包括水泵Ⅰ控制旋钮、水泵Ⅱ控制旋钮、燃烧器控制旋钮，所述的水泵Ⅰ控制旋钮和水泵Ⅱ控制旋钮分别分为备用、停止、自动、手动四档，所述的燃烧器控制旋钮分为自动、停止、扫气、点火、小火、大火六档；

所述的正常工作状态显示灯包括正常水位显示灯、风机显示灯、喷嘴Ⅰ显示灯、喷嘴Ⅱ显示灯、水泵Ⅰ显示灯、水泵Ⅱ显示灯、备用泵显示灯；

所述的声光报警信号灯包括水位指示信号灯、水位高信号灯、水位低信号灯、水位过低信号灯、蒸汽压力高信号灯、空气压力低信号灯、火焰故障信号灯、报警蜂鸣器信号灯。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的显示器包括用于主显示屏和分显示屏。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的仿真子系统包括给水系统、燃油系统、蒸汽系统、凝水系统。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的单片机选用：纳瓦技术的20 引脚8 位CMOS 闪存单片机PIC16F690。

有益效果：

本发明能够再现实船上真实辅锅炉进行的所有操作, 如自动点火、手动点火、自动停炉、手动停炉、各个加热器件的加热、锅炉自动给水、手动给水等。通过辅锅炉仿真系统, 可使学员能够快速学习和了解辅锅炉的各个组成部分及工作原理。同时, 该仿真系统还可以仿真各种实船系统中出现的如预扫风不足导致爆炸、加热器污堵导致加热缓慢之类的故障, 在轮机模拟器系统中发挥重要作用。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、操作控制柜，2、单片机，3、上层计算机，4、接线端子，5、散热风扇，6、手动按钮，7、多功能旋钮，8、正常工作状态显示灯，9、声光报警信号灯，10、主显示屏，11、分显示屏。

图2是本发明的单片机控制电路原理图。

图3是本发明的接线端子图。

具体实施方式：

为了详细阐述本发明的技术内容，特举以下实施例。特别地，本实施例的结构仅是基于本发明思想的一种实现形式，事实上任意一种结构只要能够符合本发明的思想，一样可以实现本发明。

基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，包括操作控制柜1，所述的操作控制柜通过数据线连接单片机2，所述的单片机连接；

所述的操作控制柜包括控制面板、接线端子4、散热风扇5；

所述的单片机用于实现控制面板上的信号采集、处理、存储，同时实时传送给上层计算机；

所述的上层计算机包括用于完成仿真动作过程、动画显示， 误动作记录、报警的处理器，存储有仿真子系统的存储器和显示器。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的控制面板上设置有手动按钮6、多功能旋钮7、正常工作状态显示灯8、声光报警信号灯9；

所述的手动按钮包括启动/复位按钮、停止按钮、报警测试按钮、报警信号产生后的消除按钮；

所述的多功能旋钮包括水泵Ⅰ控制旋钮、水泵Ⅱ控制旋钮、燃烧器控制旋钮，所述的水泵Ⅰ控制旋钮和水泵Ⅱ控制旋钮分别分为备用、停止、自动、手动四档，所述的燃烧器控制旋钮分为自动、停止、扫气、点火、小火、大火六档；

所述的正常工作状态显示灯包括正常水位显示灯、风机显示灯、喷嘴Ⅰ显示灯、喷嘴Ⅱ显示灯、水泵Ⅰ显示灯、水泵Ⅱ显示灯、备用泵显示灯；

所述的声光报警信号灯包括水位指示信号灯、水位高信号灯、水位低信号灯、水位过低信号灯、蒸汽压力高信号灯、空气压力低信号灯、火焰故障信号灯、报警蜂鸣器信号灯。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的显示器包括用于主显示屏10和分显示屏11。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的仿真子系统包括给水系统、燃油系统、蒸汽系统、凝水系统。

所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，所述的单片机选用：纳瓦技术的20 引脚8 位CMOS 闪存单片机PIC16F690。

本发明的控制要求：

控制要求：

(1)控制箱内电源接通后，“电源”指示灯亮。

(2)“启动/复位”按钮：在启动锅炉之前，第一次按下“启动/复位”按钮是执行复位功能，执行复位功能后，声光报警系统恢复到初始状态；再一次按下“启动/复位”按钮才执行启动功能，此时“燃烧器控制”、“水泵Ⅰ控制”、“水泵Ⅱ控制”才接通电源，处于等待状态。

(3)“停止”按钮：此按钮按下后， “燃烧器控制”、“水泵Ⅰ控制”、“水泵Ⅱ控制”断电。

(4)“报警测试”按钮：此按钮按下后，声光报警。具体为：“报警器”喇叭发出报警声；“高水位”指示灯、“低水位”指示灯、“过低水位”指示灯、“蒸汽压力高”指示灯、“空气压力低”指示灯、“火焰故障”指示灯等6个红色指示灯闪烁。

(5)“消音”按钮：按下此按钮，“报警器”喇叭停止发出报警声。

(6)“燃烧器控制”旋钮：总体分三个工作状态“自动”、“停止”、“手动”。

① 处于“自动”状态时：“风机”指示灯和“自动运行”指示灯亮，演示风机运转动画，而且“高水位”指示灯、“正常水位”指示灯、“低水位”指示灯、“过低水位”指示灯根据水位情况相应的指示灯亮，在虚拟训练系统中，演示锅炉水位的相应情况。如果水位异常，则需要排除故障，如果水位正常，则锅炉自动扫气30秒。而后，然后“喷嘴1”指示灯亮，进入点火状态，点火时间不超过6秒，火点着后，进行1分钟的小火燃烧，演示锅炉的小火燃烧动画，然后再进入大火燃烧，演示锅炉的大火燃烧动画，此时“喷嘴1”指示灯和“喷嘴2”指示灯都亮。如果点火时间超过6秒未点着火，则进行声光报警，“火焰故障”指示灯亮，“报警器”喇叭报警，直到人工干预。

② 处于“停止”状态时，燃烧器动作，处于停止状态。

③在“手动”状态，“自动运行”指示灯不亮。“手动”状态有四个档位，旋钮处于任何一个档位，“风机”指示灯都亮，演示风机运转动画。处于“扫气”档位时，进行扫风，扫风时间超过30秒后，旋钮旋至“点火”，锅炉进行点火，“喷嘴1”指示灯亮，点火时间超过6秒后，立即将旋钮旋至“扫气”，再进行30秒扫气，然后再重新点火，在该过程中，无声光报警。如果6秒钟内，点火成功，则旋钮旋至“小火”，演示锅炉的小火燃烧动画，在小火状态燃烧1分钟，而后，旋钮旋至“大火”，此时，“喷嘴1”指示灯和“喷嘴2”指示灯都亮，进行大火燃烧，演示锅炉的大火燃烧动画。

(7)“水泵Ⅰ控制”旋钮和“水泵Ⅱ控制”旋钮

① 当水泵Ⅰ运转供水时，“水泵Ⅰ”指示灯亮，演示水泵Ⅰ向锅炉供水动画；当水泵Ⅱ运转供水时，“水泵Ⅱ”指示灯亮，演示水泵Ⅱ向锅炉供水动画。

② 处于“备用”档位时，相应的水泵为备用泵，当备用启动供水时，“备用泵起动”指示灯亮，演示备用启动供水动画；

③处于“自动”档位时，水泵根据水位自动供水，同时演示水泵供水的动画；

④处于“手动”档位时，水泵立即向锅炉供水，同时演示水泵供水的动画。

本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (6)

1.一种基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：包括操作控制柜，所述的操作控制柜通过数据线连接单片机，所述的单片机连接上层计算机，

所述的操作控制柜包括控制面板、接线端子、散热风扇；

所述的单片机用于实现控制面板上的信号采集、处理、存储，同时实时传送给上层计算机；

所述的上层计算机包括用于完成仿真动作过程、动画显示， 误动作记录、报警的处理器，存储有仿真子系统的存储器和显示器。

2.根据权利要求1所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：所述的控制面板上设置有手动按钮、多功能旋钮、正常工作状态显示灯、声光报警信号灯，

所述的手动按钮包括启动/复位按钮、停止按钮、报警测试按钮、报警信号产生后的消除按钮；

所述的多功能旋钮包括水泵Ⅰ控制旋钮、水泵Ⅱ控制旋钮、燃烧器控制旋钮，所述的水泵Ⅰ控制旋钮和水泵Ⅱ控制旋钮分别分为备用、停止、自动、手动四档，所述的燃烧器控制旋钮分为自动、停止、扫气、点火、小火、大火六档；

所述的正常工作状态显示灯包括正常水位显示灯、风机显示灯、喷嘴Ⅰ显示灯、喷嘴Ⅱ显示灯、水泵Ⅰ显示灯、水泵Ⅱ显示灯、备用泵显示灯；

所述的声光报警信号灯包括水位指示信号灯、水位高信号灯、水位低信号灯、水位过低信号灯、蒸汽压力高信号灯、空气压力低信号灯、火焰故障信号灯、报警蜂鸣器信号灯。

3.根据权利要求1或2所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：所述的显示器包括用于主显示屏和分显示屏。

4.根据权利要求1或2所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：所述的单片机选用：采用纳瓦技术的20 引脚8 位CMOS 闪存单片机PIC16F690。

5.根据权利要求3所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：所述的单片机选用：纳瓦技术的20 引脚8 位CMOS 闪存单片机PIC16F690。

6.根据权利要求1或2或5所述的基于PC机和操作控制柜的船舶辅锅炉仿真实验装置，其特征是：所述的仿真子系统包括给水系统、燃油系统、蒸汽系统、凝水系统。

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