CN204537513U - 船舶主机机旁操作模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶主机机旁操作模拟器。一种船舶主机机旁操作模拟器，包括：仿真服务器、三台动力管系工作站、主机机旁操控盘台及工作站、驾控盘台、PLC、网络交换机；所述船舶主机机旁操作模拟器以网络交换机为中心，分别连接左主机机旁工作站、右主机机旁工作站、服务器工作站、动力管系工作站及三台PLC，所述三台PLC分别连接所述左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备、驾控盘台I/O设备。本发明的有益效果是：缩短了开发周期，降低了开发成本，使模拟器有更加广阔的市场前景；采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性，同时系统的稳定性也得到了增强。
Description
技术领域
本发明涉及船舶操作模拟器，特别是涉及一种船舶主机机旁操作模拟器。
背景技术
船舶主机机旁操作模拟器依据实船的数据参数、控制机理及操作平台，采用软件仿真的方法实现船舶主机各工况下的操作训练。通过船舶主机机旁操作模拟器，操作人员可以模拟检验自己的业务水平，从而加深业务的熟练度。
船舶主机机旁操作模拟器以PC机、仿真支撑软件和组态软件为基础，模拟实船主机系统的控制逻辑及响应特性，从而达到对操作人员进行培训的目的。系统包含的操作设备外观与实船相仿，内部逻辑控制关系以及各个参数状态的仿真计算与实际设备工作状态基本相近，主要由人机交互系统、建模仿真系统以及网络接口系统组成。人机交互系统模拟实船输入输出逻辑控制与机舱环境，增强操作人员的现场沉浸感；建模仿真系统实现船舶主机系统建模运算和控制系统的仿真；网络接口系统实现各硬件系统间的数据传输和软件间通讯。
目前，一些航海院校和培训机构采用计算机仿真技术，开发出了船舶主机模拟训练系统，主要由仿真服务器、机旁操作工作站、实物机旁操纵台、实物主机模型、大型图解板等部件组成，通过编写API程序实现通讯。
上述现有船舶主机机旁操作模拟器对程序编写要求较高，开发周期较长、难度较大，后期维护和修改难度较大、费用较高，不利于模拟器的快速研制和推广。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：传统的船舶主机机旁操作模拟器对程序编写要求较高，开发周期较长、难度较大，后期维护和修改难度较大、费用较高，不利于模拟器的快速研制和推广。
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种船舶主机机旁操作模拟器，此目的是通过如下方式实现的：
一种船舶主机机旁操作模拟器，包括：仿真服务器、三台动力管系工作站、主机机旁操控盘台及工作站、驾控盘台、PLC、网络交换机。
所述仿真服务器以SimuEngine为仿真支撑平台，实现船舶主机系统运行仿真，包括船舶主机系统所有模块的操作与运行仿真，根据其数学模型编制仿真模块，并通过公用变量数据库实现模块间的数据流动；所述操控盘上设有和实际船舶外观相仿的开关、仪表、指示灯等I/O设备；
所述主机机旁操控盘台及工作站包括左主机机旁工作站、右主机机旁工作站、左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备。所述船舶主机机旁操作模拟器以网络交换机为中心，分别连接左主机机旁工作站、右主机机旁工作站、服务器工作站、动力管系工作站及三台PLC，所述三台PLC分别连接所述左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备、驾控盘台I/O设备。船舶主机机旁操作模拟器采用星形拓扑结构，以可编程序控制器PLC为计算机接口系统，构成硬件系统的核心。
进一步地，所述I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备及模拟量输出设备。
进一步地，所述船舶主机系统所有模块包括主机气缸工作过程模块、进排气模块、涡轮增压模块、调速机构模块、推进系统模块、艇体模块和控制系统模块。
进一步地，所述人机交互系统包括人机交互界面、声模拟系统及数据的采集、存储模块、监控模块。
本实用新型的有益效果是：
(一)缩短了开发周期，降低了开发成本，使模拟器有更加广阔的市场前景；
(二)采用模块化设计，提高了系统的维护性和可扩展性，同时系统的稳定性也得到了增强；
(三)采用组态软件和声模拟系统，提高了模拟器的真实感。
附图说明
图1是本发明船舶主机机旁操作模拟器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图通过实施例来对本实用新型进行详细说明。
一种船舶主机机旁操作模拟器，包括：仿真服务器、三台动力管系工作站、主机机旁操控盘台及工作站、驾控盘台、PLC、网络交换机；所述工作站包括左主机机旁工作站、右主机机旁工作站；所述主机机旁操控盘台包括左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备；所述船舶主机机旁操作模拟器以网络交换机为中心，分别连接左主机机旁工作站、右主机机旁工作站、服务器工作站、动力管系工作站及三台PLC，所述三台PLC分别连接所述左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备、驾控盘台I/O设备。
整个模拟器采用星形拓扑结构，以可编程序控制器PLC为计算机接口系统，构成硬件系统的核心，以仿真建模和监控软件开发为重点，构建接近实船的设备响应特性和系统操作界面。
具体地以MAN-B&W 6L20/27型主机及其机旁操纵设备作为仿真对象构建的主机机旁操作模拟器，由人机交互系统、建模仿真系统以及网络接口系统三部分组成，包括仿真服务器、三台动力管系工作站、主机机旁操控盘台及工作站、驾控盘台、PLC(西门子S7-200)、交换机等设备。
人机交互系统采用KingView6.5，实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控。KingView6.5提供了良好的用户开发界面和简捷方便的使用方法，拥有子图库，通过直接调用子图可以便捷地组态所需要的画面。通过采集模拟器控制台的开关量和模拟量信号，经过计算机运算，将产生的控制信号经网络接口系统送至输出设备，实现硬件设备系统的监控功能。左右主机机旁操控盘台和驾控盘台上设有和实际船舶外观相仿的开关、仪表、手柄、指示灯等I/O设备，并连接于PLC的各I/O模块。通过将船舶主机机旁操作模拟器人机交互系统基本功能进行分解并模块化，同时进行界面的显示、数据的采集存储、内部逻辑程序的执行和其他程序的协作通讯等，提高了模拟器开发效率和系统的可维护性。
建模仿真系统在SimuEngine仿真支撑平台中的实现采用模块化的方法，仿真平台软件SimuEngine基于C/S结构，具有多流程支持功能，可以在硬件系统上同时开发或运行多个仿真任务。系统开发可采用多人分布式协同开发和协同仿真方式。利用层次分解的方法，船舶主机系统包括主机气缸工作过程模块、进排气模块、涡轮增压模块、调速机构模块、推进系统模块、艇体模块和控制系统模块等，根据其数学模型编制仿真模块。模块间的数据流动通过公用变量数据库实现。模块化建模方法可降低建模的复杂性，缩短建模时间，增加模型的通用性。
网络系统采用TCP/IP协议，将仿真服务器、各工作站、模拟盘台和PLC接口系统连接在同一级以太网上，各PLC的I/O接口模块连接至相应的控制台，形成一个以交换机为中心的星形拓扑结构。仿真计算机求解数学模型、产生控制请求，然后通过网络接口系统与各工作站及其他控制台通信。采用可编程序控制器PLC作为模拟器接口系统，由于PLC从硬件到软件，从设计到制造都考虑到了抗干扰的问题，采用各种措施切断或阻塞了干扰源，提高并保证了整个系统的可靠性，也大大提高了整个训练系统的抗干扰能力。PLC还增强了系统的可靠性和可扩展性。在确定每个PLC将要负责的变量类型和数量后，根据需要来组装PLC。PLC输入/输出单元是连接CPU与现场I/O设备的桥梁。I/O模块包括：开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出。每个I/O模块在机架上的位置确定好之后其单元号也随之确定。PLC会根据单元号为其在工作数据存储器中的核心I/O区分配相应的地址用于保存数据。
上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (5)
1.一种船舶主机机旁操作模拟器，其特征在于，包括：仿真服务器、三台动力管系工作站、主机机旁操控盘台及工作站、驾控盘台、PLC、网络交换机；
所述工作站包括左主机机旁工作站、右主机机旁工作站；
所述主机机旁操控盘台包括左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备；
所述驾控盘台包括架控盘台I/O设备；
所述船舶主机机旁操作模拟器以网络交换机为中心分别连接左主机机旁工作站、右主机机旁工作站、服务器工作站、动力管系工作站及三台PLC，所述三台PLC分别连接所述左主机机旁操控盘台I/O设备、右主机机旁操控盘台I/O设备、驾控盘台I/O设备。
2.根据权利要求1所述的船舶主机机旁操作模拟器，其特征在于：
所述人机交互系统用于实现各种交互界面设计和硬件设备系统的监控；
所述建模仿真系统在仿真支撑平台中实现船舶主机运行仿真系统，包括船舶主机所有模块的操作与运行仿真，根据其数学模型编制仿真模块，模块间的数据流动通过公用变量数据库实现；
所述操控盘上设有和实际船舶外观相仿的开关、仪表、指示灯等I/O设备；
所述人机交互系统通过网络接口系统连接所述建模仿真系统、操控盘台、PLC，所述PLC通过网络接口系统连接操控盘台，所述仿真计算机通过网络接口系统连接所述建模仿真系统和人机交互系统。
3.根据权利要求1所述的船舶主机机旁操作模拟器，其特征在于：所述I/O设备包括开关量输入设备、开关量输出设备、模拟量输入设备及模拟量输出设备。
4.根据权利要求1所述的船舶主机机旁操作模拟器，其特征在于：所述船舶主机系统仿真模块包括主机气缸工作过程模块、进排气模块、涡轮增压模块、调速机构模块、推进系统模块、艇体模块，各模块间通过控制系统模块实现数据流动。
5.根据权利要求1所述的船舶主机机旁操作模拟器，其特征在于：所述人机交互系统包括人机交互界面、声模拟系统及数据的采集、存储模块、监控模块。
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|---|---|---|---|---|
| CN107346124A (zh) * | 2016-05-05 | 2017-11-14 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种移动机旁操作方法及系统 |
| CN108510831A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-09-07 | 上海振华重工(集团)股份有限公司 | 自动化桥吊远程操作模拟器 |
| CN110111634A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-08-09 | 中国人民解放军海军潜艇学院 | 一种虚实结合的潜艇动力系统模拟训练装置 |
| CN110148332A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-08-20 | 大连海事大学 | 船舶主机遥控操作模拟训练系统 |
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