CN205375889U - 基于矩阵控制编程的仿真同步表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及培训演示教具/船舶操作操作运行仿真技术领域，特别是一种基于矩阵控制编程的仿真同步表。一种基于矩阵控制编程的仿真同步表，包括依次连接的PLC控制模块、单片机控制主电路和同步表表头；PLC控制模块包括相互连接的电源模块、CPU、通讯模块和输入输出模块；单片机控制主电路包括单片机和电压控制模块，单片机和电压控制模块连接；电源模块连接电压控制模块，输入输出模块连接单片机。本实用新型节省了PLC输出点资源，降低了仿真主配电板成本，使模拟器有广阔的市场前景；仿真同步表的指示延时得到了很大改善，使电站模拟训练更加逼真；采用模块化设计，提高了仿真同步表的维护性，仿真主配电板的稳定性也得到了增强。
Description
技术领域
本实用新型涉及培训演示教具/船舶操作操作运行仿真技术领域，特别是一种基于矩阵控制编程的仿真同步表。
背景技术
同步表作为船舶电站手动并车操作的关键部件，主要用于观测待并发电机的输出电压与电网电压的频率差和相位差，其仿真的准确性将直接影响到船舶轮机模拟器的训练效果。然而在目前情况下，基于单片机电路设计的船舶轮机模拟器电站仿真同步表有两种型式：(1)采用S7-200PLC输入输出模块直接驱动控制LED灯；(2)采用基于单片机作为核心的译码电路驱动控制LED灯。由于型式(1)占用输入输出点多，使其经济性大大降低，在信号传输的可靠性及实时性等方面存在较大缺陷；型式(2)电路复杂，集成度不高，体积大，且程序设计不够成熟。而通过微控制器MCU控制的同步表组成结构复杂，成本高，不适合与目前应用较普遍的基于PLC数据采集模块的轮机模拟器进行直接通讯。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对以上缺点，采用电子集成线路将仿真同步表模块化，能够与采用西门子S7-200系列PLC作为数据采集模块的船舶轮机模拟器电站直接通讯，减少占用的输入输出点资源，灵敏度高、可靠性和实时性好，能够有效解决现有仿真同步表在并车过程中存在延时，导致经常并车失败的问题。
基于该目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种基于矩阵控制编程的仿真同步表，包括依次连接的PLC控制模块、单片机控制主电路和同步表表头；所述PLC控制模块包括相互连接的电源模块、CPU、通讯模块和输入输出模块；所述单片机控制主电路包括单片机和电压控制模块，所述单片机和电压控制模块连接；所述电源模块连接电压控制模块，所述输入输出模块连接单片机。可编程序控制器PLC连接单片机控制主电路，再通过矩阵式接线印刷电路连接表头LED灯构成硬件系统，单片机控制主电路电源由PLC提供的24V电源经降压缓冲后提供。PLC内置控制程序采用矩阵控制方式编程，将电站模型提供的数据经过计算处理后驱动表头LED灯的亮灭，模拟实船并车显示效果。
进一步地，所述仿真同步表表头与实船LED灯式同步表外观一致，由表盘、壳体和37个LED灯组成；所述LED灯包括36个红色相差指示灯和1个绿色合闸指示灯，所述36个红色相差指示灯均匀分布在表盘正面，用于显示PLC控制模块计算的频率差和相位差信号。
进一步地，所述绿色合闸指示灯设于所述表盘的正中12点处。
进一步地，所述输入输出模块包括数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块。
进一步地，所述PLC模块采用西门子S7-200PLC。
进一步地，所述单片机采用AT89C51单片机。
进一步地，所述单片机控制电路与所述仿真同步表表头LED灯之间通过矩阵式接线法连接。
相比较现有技术，本实用新型具有的有益效果：
(1)节省了PLC输出点资源，降低了仿真主配电板成本，使模拟器有更加广阔的市场前景；
(2)由于控制电路得到了简化，且单片机芯片和LED的反应时间均为ns级，仿真同步表的指示延时得到了很大改善，使电站模拟训练更加逼真；
(3)采用模块化设计，提高了仿真同步表的维护性，同时仿真主配电板的稳定性也得到了增强。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例以及附图对本实用新型作进一步描述。
一种基于矩阵控制编程的仿真同步表，包括依次连接的PLC控制模块、单片机控制主电路和同步表表头；所述PLC控制模块包括相互连接的电源模块、CPU、通讯模块和输入输出模块；所述单片机控制主电路包括单片机和电压控制模块，所述单片机和电压控制模块连接；所述电源模块连接电压控制模块，所述输入输出模块连接单片机；所述单片机控制主电路通过矩阵式接线印刷电路连接仿真同步表表头；所述仿真同步表表头与实船LED灯式同步表外观一致，由表盘、壳体和37个LED灯组成；所述LED灯包括36个红色相差指示灯和1个绿色合闸指示灯，所述36个红色相差指示灯均匀分布在表盘正面，用于显示PLC控制模块计算的频率差和相位差信号；所述绿色合闸指示灯设于所述表盘的正中12点处；所述输入输出模块包括数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块。
所述PLC模块采用西门子S7-200PLC，所述单片机采用AT89C51单片机。
各模块的详细功能如下：
同步表表头
仿真同步表表头与实船LED灯式同步表外观一致，由表盘、壳体和37个LED灯组成。表盘正面均匀分布有36个红色相差指示灯，正中12点钟处设有“SYNC”绿色合闸指示灯，用于显示PLC控制模块计算的频率差和相位差信号。点亮的LED灯角度表示了相位差，LED灯产生的灯光旋转速度和方向表示了待并机与电网的频差大小和方向。
单片机控制主电路
控制主电路包括一个AT89C51单片机和电压控制模块，连接在PLC输出端与同步表LED之间。PLC中的控制程序采用矩阵控制方式，输出信号通过单片机直接驱动LED，根据频率差的大小和方向以相应速度和方向依次点亮。
PLC控制模块
应用本实用新型所述仿真同步表的轮机模拟器采用的是基于西门子S7-200PLC的数据采集模块，因此，该同步表的控制模块与主配电板数据采集模块是同一模块，无需单独配置，经济性好，包括电源模块、CPU模块、网络通讯模块、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块。为控制同步表正确显示频差大小和方向，需在PLC内预置相关控制程序。
PLC的V区中预先设置好的程序，当有待并机组需并入电网时，通过PLC程序中的数学运算，得到待并机电压与电网电压之间的相位差和频率差对应的数字量，通过PLC数字量输出模块输出给AT89C51单片机，进而以相应速度和方向驱动LED灯点亮。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。
Claims (7)
1.一种基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：包括依次连接的PLC控制模块、单片机控制主电路和同步表表头；所述PLC控制模块包括相互连接的电源模块、CPU、通讯模块和输入输出模块；所述单片机控制主电路包括单片机和电压控制模块，所述单片机和电压控制模块连接；所述电源模块连接电压控制模块，所述输入输出模块连接单片机。
2.根据权利要求1所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述仿真同步表表头与实船LED灯式同步表外观一致，由表盘、壳体和37个LED灯组成；所述LED灯包括36个红色相差指示灯和1个绿色合闸指示灯，所述36个红色相差指示灯均匀分布在表盘正面，用于显示PLC控制模块计算的频率差和相位差信号。
3.根据权利要求2所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述绿色合闸指示灯设于所述表盘的正中12点处。
4.根据权利要求1所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述输入输出模块包括数字量输入输出模块和模拟量输入输出模块。
5.根据权利要求1所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述PLC模块采用西门子S7-200PLC。
6.根据权利要求1所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述单片机采用AT89C51单片机。
7.根据权利要求1所述的基于矩阵控制编程的仿真同步表，其特征在于：所述单片机控制电路通过矩阵式接线法连接所述同步表表头LED灯。
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2015
- 2015-12-01 CN CN201520995745.6U patent/CN205375889U/zh active Active
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