基于pc機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】本發明公開一種基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置。針對現有的仿真系統的操作全部依賴于電腦界面的操作，學員不能切實體驗實際操作的情況，達不到預期的教學效果。本發明基于PC機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據線連接單片機，所述的單片機連接上層計算機，所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風扇；所述的單片機用于實現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；所述的上層計算機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，存儲有仿真子系統的存儲器和顯示器。本發明用于教學實驗。
【專利說明】基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種用于學員學習船舶輔鍋爐工作原理和實際操作訓練用的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，屬于教學實驗裝置【技術領域】。
[0002]【背景技術】:
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，提高海員素質已經成為航海界的共識。船舶輪機模擬器作為現代輪機工程訓練系統，能有效、快速地培養現代輪機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之一，也是最早實現自動化控制的設備之一，船舶輔鍋爐系統的操作與管理是輪機工程專業學員一項重要的學習內容，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、經濟性好、自動化程度高、自動控制復雜的特點，因此對操作人員的要求也更高。據相關資料統計，"人為因素在船舶事故中高達80%"，為提高輔鍋爐操作的安全性和可靠性，加強對操作人員的培訓，提高操作人員的技術素質，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，其包括:處理器、存儲有多個仿真子系統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。該系統形象、逼真地展示了輔鍋爐實際布局圖，使用者通過此系統可以了解和熟悉鍋爐系統的構造，給使用者帶來了經濟和時間上的便利。使用者可以切身實際地熟悉和操作輔鍋爐，可以快速學習和了解輔鍋爐各個組成部分及工作原理，而不用承擔誤操作帶來的嚴重后果，大大減低了船舶輔鍋爐控制系統運行演示的成本以及船舶輔鍋爐誤操作的影響。另外，本系統實現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別，學員不能切實體驗實際操作的情況，達不到預期的教學效果。
[0004]
【發明內容】
:
本發明的目的是針對上述存在的問題提供一種基于PC機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合的方法，通過操作控制柜接口設備，利用計算機網絡技術實現物理平臺和虛擬平臺數據的通信，上位機虛擬平臺采用工業組態軟件開發，物理平臺人機界面如物理模型、控制開關柜、儀表等由實物組成，達到真實的操作感受。
[0005]上述的目的通過以下的技術方案實現:
基于PC機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據線連接單片機，所述的單片機連接上層計算機；
所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風扇；
所述的單片機用于實現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；
所述的上層計算機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，存儲有仿真子系統的存儲器和顯示器。[0006]所述的基于PC機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置有手動按鈕、多功能旋鈕、正常工作狀態顯示燈、聲光報警信號燈，
所述的手動按鈕包括啟動/復位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產生后的消除按鈕；
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顯示燈包括正常水位顯示燈、風機顯示燈、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，所述的仿真子系統包括給水系統、燃油系統、蒸汽系統、凝水系統。
[0009]所述的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的單片機選用:納瓦技術的20引腳8位CMOS閃存單片機PIC16F690。
[0010]有益效果:
本發明能夠再現實船上真實輔鍋爐進行的所有操作，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，可使學員能夠快速學習和了解輔鍋爐的各個組成部分及工作原理。同時，該仿真系統還可以仿真各種實船系統中出現的如預掃風不足導致爆炸、加熱器污堵導致加熱緩慢之類的故障，在輪機模擬器系統中發揮重要作用。
[0011]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發明的結構示意圖。
[0012]圖中:1、操作控制柜，2、單片機，3、上層計算機，4、接線端子，5、散熱風扇，6、手動按鈕，7、多功能旋鈕，8、正常工作狀態顯示燈，9、聲光報警信號燈，10、主顯示屏，11、分顯示屏。
[0013]圖2是本發明的單片機控制電路原理圖。
[0014]圖3是本發明的接線端子圖。
[0015]【具體實施方式】:
為了詳細闡述本發明的技術內容，特舉以下實施例。特別地，本實施例的結構僅是基于本發明思想的一種實現形式，事實上任意一種結構只要能夠符合本發明的思想，一樣可以實現本發明。
[0016]基于PC機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據線連接單片機2，所述的單片機連接；
所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子4、散熱風扇5 ；
所述的單片機用于實現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； 所述的上層計算機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，存儲有仿真子系統的存儲器和顯示器。
[0017]所述的基于PC機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置有手動按鈕6、多功能旋鈕7、正常工作狀態顯示燈8、聲光報警信號燈9 ；
所述的手動按鈕包括啟動/復位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產生后的消除按鈕；
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顯示燈包括正常水位顯示燈、風機顯示燈、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，所述的仿真子系統包括給水系統、燃油系統、蒸汽系統、凝水系統。
[0020]所述的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，所述的單片機選用:納瓦技術的20引腳8位CMOS閃存單片機PIC16F690。
[0021]本發明的控制要求:
控制要求:
(I)控制箱內電源接通后，“電源”指示燈亮。
[0022](2) “啟動/復位”按鈕:在啟動鍋爐之前，第一次按下“啟動/復位”按鈕是執行復位功能，執行復位功能后，聲光報警系統恢復到初始狀態；再一次按下“啟動/復位”按鈕才執行啟動功能，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。
[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”喇叭停止發出報警聲。
[0026](6) “燃燒器控制”旋鈕:總體分三個工作狀態“自動”、“停止”、“手動”。
[0027]①處于“自動”狀態時:“風機”指示燈和“自動運行”指示燈亮，演示風機運轉動畫，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”指示燈根據水位情況相應的指示燈亮，在虛擬訓練系統中，演示鍋爐水位的相應情況。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，進入點火狀態，點火時間不超過6秒，火點著后，進行I分鐘的小火燃燒，演示鍋爐的小火燃燒動畫，然后再進入大火燃燒，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。
[0028]②處于“停止”狀態時，燃燒器動作，處于停止狀態。
[0029]③在“手動”狀態，“自動運行”指示燈不亮。“手動”狀態有四個檔位，旋鈕處于任何一個檔位，“風機”指示燈都亮，演示風機運轉動畫。處于“掃氣”檔位時，進行掃風，掃風時間超過30秒后，旋鈕旋至“點火”，鍋爐進行點火，“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，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當水泵I運轉供水時，“水泵I ”指示燈亮，演示水泵I向鍋爐供水動畫；當水泵II運轉供水時，“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，相應的水泵為備用泵，當備用啟動供水時，“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]本發明的未盡事宜，屬于本領域技術人員的公知常識。
【權利要求】
1.一種基于PC機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據線連接單片機，所述的單片機連接上層計算機， 所述的操作控制柜包括控制面板、接線端子、散熱風扇； 所述的單片機用于實現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； 所述的上層計算機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，存儲有仿真子系統的存儲器和顯示器。
2.根據權利要求1所述的基于PC機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置有手動按鈕、多功能旋鈕、正常工作狀態顯示燈、聲光報警信號燈， 所述的手動按鈕包括啟動/復位按鈕、停止按鈕、報警測試按鈕、報警信號產生后的消除按鈕； 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顯示燈包括正常水位顯示燈、風機顯示燈、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.根據權利要求1或2所述的基于PC機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.根據權利要求1或2所述的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的單片機選用:采用納瓦技術的20引腳8位CMOS閃存單片機PIC16F690。
5.根據權利要求3所述的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的單片機選用:納瓦技術的20引腳8位CMOS閃存單片機PIC16F690。
6.根據權利要求1或2或5所述的基于PC機和操作控制柜的船舶輔鍋爐仿真實驗裝置，其特征是:所述的仿真子系統包括給水系統、燃油系統、蒸汽系統、凝水系統。
【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 優先權日:2013年6月3日
【發明者】葛君山, 萬金華, 王愷, 王剛華, 楊書杰, 林永屹 申請人:江蘇海事職業技術學院