CN109637251A - 一种分油机模拟控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分油机模拟控制装置，应用于分油机模拟运行装置领域，包括：工作状态显示区，用以显示当前分油机模拟的工作状态；报警提示区，用于对当前的工作状态进行报警提示；工作参数显示区，用于对当前工作状态对应的参数信息进行显示；控制区，包括多个控制按钮，用于通过控制按钮的状态，模拟控制分油机的工作状态；所述控制区、所述工作参数显示区、所述报警提示区和所述工作状态显示区与控制芯片相连。应用本发明实施例，通过改变控制芯片的输入实现对船舶分油机的模拟控制，模拟输出，从而掌握分油机的操作程序和要领，便于对船员达到训练目的。

Description

一种分油机模拟控制装置

技术领域

本发明涉及船舶分油实验装置技术领域，特别是涉及一种分油机模拟控制装置。

背景技术

随着现代船舶技术不断发展，能使航海类院校学员知识同步更新的船舶轮机模拟器的需求在快速增长，其对船员训练的经济性、便捷性是在实船上难以实现的。分油系统实际训练存在很大的局限性，不仅需要一定的实验条件，而且稳定性差、故障率高、二次开发困难，甚至可能因误操作而引发事故。相比之下，采用模拟训练成为摆脱各种局限、培养现代轮机管理人才的重要途径。因此，若能开发出可以逼真反映分油机实际工况的分油机仿真系统，将有助于学员熟练掌握分油机系统的操作要领，提高其分析解决问题的能力。

轮机模拟器是用计算机仿真的方法将实船使用的控制箱体、物理盘台及其它模拟设备进行展示，模拟实船机船设备及其操作控制功能，并对操作者进行操作技能训练和熟练程度评估的装置。设计船舶分油机仿真系统的过程分为以下几个步骤：首先获取船舶现场分油机系统环境，对实船分油机系统的布局进行合理规划，并设计分油机系统整体布局图；再根据分油机的相关技术参数、工作情况建立分油机系统的数学模型，并用c/c++语言程序实现；最后将模型应用到软件中，模拟真实分油机系统的工况，利用控件动态显示分油机仿真系统的重要参数，实现船舶分油机仿真系统。

随着我国科技飞速发展，我国科研人员也逐渐加入到研发轮机模拟器的行列中，虽然相较国外起步晚、实验条件较差，但是在国外研究成果的基础上进行研究，发展比较快。国内对于分油机的研究主要有以下几种：在.Net开发环境下，以Visual C++编程语言开发燃油净化系统仿真软件，但其模拟故障简单，界面沉浸感不强；利用VB编程语言对分油机系统进行编程、建模和界面开发，但其引用的仿真数据控制模型与实际有一定的差别，且界面不完善；采用PLC控制开发船舶分油机模拟仿真系统，能反应分油机系统的工作过程，但主要以硬件为主，费用高且维护消耗大。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分油机模拟控制装置，通过改变控制芯片的输入实现对船舶分油机的模拟控制，模拟输出，从而掌握分油机的操作程序和要领，便于对船员达到训练目的。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种分油机模拟控制装置，所述装置包括：

工作状态显示区，用以显示当前分油机模拟的工作状态；

报警提示区，用于对当前的工作状态进行报警提示；

工作参数显示区，用于对当前工作状态对应的参数信息进行显示；

控制区，包括多个控制按钮，用于通过控制按钮的状态，模拟控制分油机的工作状态；

所述控制区、所述工作参数显示区、所述报警提示区和所述工作状态显示区与控制芯片相连。

一种实现方式中，所述控制区至少包括：供油泵、分油机、燃油加热器、进油阀、净油出口阀、排水出口阀、置换水电磁阀、开启水电磁阀、补偿水电磁阀、停止对应的控制按钮，控制按钮均与所述控制芯片相连。

一种实现方式中，所述控制芯片为Arduino芯片；所述Arduino芯片执行启动分油程序：

启动供油泵和分油机电机；

在没有故障的情况下，在分油机达到额定转速且燃油温度达到最小值时，开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间结束后关闭置换水电磁阀；

开启水电磁阀、补偿水电磁阀，在水电磁阀、补偿水电磁阀的开启时间结束后，关闭开启水电磁阀、补偿水电磁阀；

再次开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间结束后进行关闭；

判断燃油紧急压力是否在设定范围内，如果是，且在燃油进机温度在设定范围内时，进入分油程序。

一种实现方式中，所述Arduino芯片执行分油机排渣程序：

开始分油程序；

电磁阀S1打开三通阀进油；

在净油出口阀、补偿水电磁阀和打开并达到最小时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值；

如果否，在未达到最大排渣时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值，如果没有达到触发值，且在判断没有达到最大排渣时间间隔的情况下启动停机程序，分油机停止运行。

一种实现方式中，所述Arduino芯片用于执行步骤：

在净油中含水量达到触发值且在达到最大排渣时间间隔的情况下，电磁阀S1断电三通阀回油，置换水电磁阀打开预设时间后关闭，净油出口阀关闭；

开启水电磁阀、补偿水电磁阀达到预设时间后关闭；

开启水电磁阀、补偿书电磁阀关闭；

置换水电磁阀打开预设时间后关闭；

置换水电磁阀关闭；

返回步骤电磁阀S1打开三通阀进油步骤。

一种实现方式中，如果是在达到最小时间间隔且净油中含水量达到触发值的情况下，执行步骤：

电磁阀S3通电打开预设时间后，排水出口阀打开，在电磁阀S3断电关闭后进入开始分油程序。

一种实现方式中，还包括电源电路，所述电源电路与所述控制芯片相连；

所述电源电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路，所述第一稳压电路与24V供电电源相连，所述第一稳压电路采用LM2575-5.0开关电源芯片转换得到5V电压，所述第二稳压电路采用的AMS1117-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V。

如上所述，本发明实施例提供的一种分油机模拟控制装置和分油机模拟控制装置，本发明通过改变对控制芯片的输入实现对船舶分油机的模拟控制通过工作状态显示区，模拟输出，报警提示区，工作参数显示区进行的显示和提示，从而有利于船员掌握分油机的操作程序和要领，达到训练目的。

附图说明

图1是本发明实施例的分油机模拟控制装置的一种具体实现示意图。

图2是本发明实施例的分油机模拟控制装置中第一种控制流程示意图。

图3是本发明实施例的分油机模拟控制装置中第二种控制流程示意图。

图4是本发明实施例的分油机模拟控制装置中第一种电路结构示意图。

图5是本发明实施例的分油机模拟控制装置中第二种电路结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明实施例提供一种分油机模拟控制装置，所述装置包括：

工作状态显示区，用以显示当前分油机模拟的工作状态；

报警提示区，用于对当前的工作状态进行报警提示；

工作参数显示区，用于对当前工作状态对应的参数信息进行显示；

控制区，包括多个控制按钮，用于通过控制按钮的状态，模拟控制分油机的工作状态；

所述控制区、所述工作参数显示区、所述报警提示区和所述工作状态显示区与控制芯片相连。

本发明专利以中远集团PACIFIC万箱集装箱船为母船，通过分油机模拟控制装置，构建该船舶的燃油、主机滑油和副机滑油分油机系统的仿真场景，模拟再现实际船舶分油机的工作过程，并模拟分油机故障、报警的现象，实现分油机系统的软件设计和硬件的控制系统。

本发明专利不同于以往的分油机仿真模拟系统基于软件的PC端操作，而是采用Arduino芯片作为核心控制器，通过各输入输出接口与操作台的连接，通过改变按钮的各个按钮状态即可实现开关量和模拟量的输入，通过电压表、电流表和显示屏实现开关量和模拟量的输出，所实现的逻辑时序控制严格按照实际分油机的工作情况模拟。

控制芯片和硬件设施较以往的模拟装置在成本上大大降低；且其仿真模拟系统更接近于真实的船用分油机仿真模拟平台，真实度大大提高，提升了学员的沉浸感，利于教学。

如图1所示，一种实现方式中，所述控制区至少包括：供油泵、分油机、燃油加热器、进油阀、净油出口阀、排水出口阀、置换水电磁阀、开启水电磁阀、补偿水电磁阀、停止对应的控制按钮，控制按钮均与所述控制芯片相连。

如图2所示，基于图1控制区的控制按钮，通过对其改变状态，进行具体的工作过程模拟，实现Arduino芯片执行启动分油程序：

启动供油泵和分油机电机；在没有故障的情况下，在分油机达到额定转速且燃油温度达到最小值时，开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间5s结束后关闭置换水电磁阀，若有故障则启动声光报警进行报警；开启水电磁阀、补偿水电磁阀，在水电磁阀、补偿水电磁阀的开启时间为15s结束后，关闭开启水电磁阀、补偿水电磁阀；若分油机没有达到额定转速的情况下进行等待，且不停进行判断是否达到额定转速，当燃油温度没有达到最小值的情况下进行等待，且不停进行判断是否达到最下值。

然后再次开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间为60s后进行关闭；判断燃油紧急压力是否在设定范围内，如果是，且在燃油进机温度在设定范围内时，进入分油程序，若燃油紧急压力不在设定范围内，或者燃油进机温度不在设定范围内时，启动声光报警停止分油机的运行。

如图3所示，一种实现方式中，所述Arduino芯片执行分油机排渣程序：

开始分油程序；

电磁阀S1打开三通阀进油；

在净油出口阀、补偿水电磁阀和打开并达到最小时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值；

如果是，电磁阀S3通电打开预设时间后，排水出口阀打开，在电磁阀S3断电关闭后进入开始分油程序。

如果否，在未达到最大排渣时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值，如果没有达到触发值，且在判断没有达到最大排渣时间间隔的情况下启动停机程序，分油机停止运行。

否则，在净油中含水量达到触发值且在达到最大排渣时间间隔的情况下，电磁阀S1断电三通阀回油，置换水电磁阀打开预设时间5s后关闭，净油出口阀关闭；

开启水电磁阀、补偿水电磁阀达到预设时间后关闭；

开启水电磁阀、补偿书电磁阀关闭；

置换水电磁阀打开预设时间60s后关闭；

置换水电磁阀关闭；

返回步骤电磁阀S1打开三通阀进油步骤。

当按下分油机模拟控制箱上的启动分油机按键后，分油机首先完成燃油供油系统的启动、分油机电机的启动，经过一段时间后，如果系统无故障，分油机进入正常的启动程序。分油机正常的启动程序包括检测燃汕的进机温度是否在合适的范围内，检测燃油的进机压力是否满足条件，并完成一次全排渣操作。

如图4和图5所示，本发明的实施例还包括电源电路，所述电源电路与所述控制芯片相连；所述电源电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路，所述第一稳压电路与24V供电电源相连，所述第一稳压电路采用LM2575-5.0开关电源芯片转换得到5V电压，所述第二稳压电路采用的AMS1117-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V。

为了和整个DMS系列轮机模拟器外接电源相统一，本设计供电电源为24V直流电，如图4所示，24V直流电通过防反接二极管M7DP1引入到T1公司的LM2575-5.0开关电源芯片U1上，输入电压端通过二极管DP1后，通过一个47uF大电容CP1滤出低频噪声，选用0.1uF的陶瓷电容CP2滤除高频噪声。

具体的，实际应用中，所选择电容的引脚要短；在输出端接5V的稳压二极管DP2，和330uH的功率电感L4使电压稳定在5V，输出端同样接一个大的电解电容CP4和一个0.1uF的陶瓷电容CP3滤出纹波，使输出电源稳定。

5V直流电可供分油机模拟控制面板智能化设计LCD2004使用，然而主控芯片Arduino和网卡芯片工作电压都是3.3V，如图5所示，因此将得到的5V直流电电通过AMS1117-3.3电源芯片U2转换得到稳定的3.3V直流电，通过电容CPU5和CPU6进行滤波后输出得到3.3V工作电压。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种分油机模拟控制装置，其特征在于，所述装置包括：

工作状态显示区，用以显示当前分油机模拟的工作状态；

报警提示区，用于对当前的工作状态进行报警提示；

工作参数显示区，用于对当前工作状态对应的参数信息进行显示；

控制区，包括多个控制按钮，用于通过控制按钮的状态，模拟控制分油机的工作状态；

所述控制区、所述工作参数显示区、所述报警提示区和所述工作状态显示区与控制芯片相连。

2.根据权利要求1所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，所述控制区至少包括：供油泵、分油机、燃油加热器、进油阀、净油出口阀、排水出口阀、置换水电磁阀、开启水电磁阀、补偿水电磁阀、停止对应的控制按钮，控制按钮均与所述控制芯片相连。

3.根据权利要求2所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，所述控制芯片为Arduino芯片；所述Arduino芯片执行启动分油程序：

启动供油泵和分油机电机；

在没有故障的情况下，在分油机达到额定转速且燃油温度达到最小值时，开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间结束后关闭置换水电磁阀；

开启水电磁阀、补偿水电磁阀，在水电磁阀、补偿水电磁阀的开启时间结束后，关闭开启水电磁阀、补偿水电磁阀；

再次开启置换水电磁阀，在置换水电磁阀的开启时间结束后进行关闭；

判断燃油紧急压力是否在设定范围内，如果是，且在燃油进机温度在设定范围内时，进入分油程序。

4.据权利要求3所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，所述Arduino芯片执行分油机排渣程序：

开始分油程序；

电磁阀S1打开三通阀进油；

在净油出口阀、补偿水电磁阀和打开并达到最小时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值；

如果否，在未达到最大排渣时间间隔的情况下，判断净油中含水量是否达到触发值，如果没有达到触发值，且在判断没有达到最大排渣时间间隔的情况下启动停机程序，分油机停止运行。

5.据权利要求4所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，所述Arduino芯片用于执行步骤：

在净油中含水量达到触发值且在达到最大排渣时间间隔的情况下，电磁阀S1断电三通阀回油，置换水电磁阀打开预设时间后关闭，净油出口阀关闭；

开启水电磁阀、补偿水电磁阀达到预设时间后关闭；

开启水电磁阀、补偿书电磁阀关闭；

置换水电磁阀打开预设时间后关闭；

置换水电磁阀关闭；

返回步骤电磁阀S1打开三通阀进油步骤。

6.据权利要求4所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，如果是在达到最小时间间隔且净油中含水量达到触发值的情况下，执行步骤：

电磁阀S3通电打开预设时间后，排水出口阀打开，在电磁阀S3断电关闭后进入开始分油程序。

7.据权利要求1-6任一项所述的一种分油机模拟控制装置，其特征在于，还包括电源电路，所述电源电路与所述控制芯片相连；

所述电源电路包括：第一稳压电路、第二稳压电路，所述第一稳压电路与24V供电电源相连，所述第一稳压电路采用LM2575-5.0开关电源芯片转换得到5V电压，所述第二稳压电路采用的AMS1117-3.3V芯片将5V电压转换为3.3V。