[发明专利]一种船舶双柴油主机推进控制硬件在环仿真系统

摘要

本发明公开了一种船舶双柴油主机推进控制硬件在环仿真系统，包括主机模拟试验台、主机监控与报警系统、右主机操纵控制台、主机转速综合控制系统和左主机仿真控制系统，所述主机模拟试验台和主机监控与报警系统分别与右主机操纵控制台通过PPI协议进行通讯；所述主机转速综合控制系统包括电子调速器和西门子S7-1200PLC，S7-1200PLC通过Modbus协议与右主机操纵控制台通讯；所述左主机仿真控制系统通过OPC协议与主机转速综合控制系统的S7-1200PLC实现数据的相互交换。本发明用户可根据需要在主机及齿轮箱信号模拟箱、触摸屏中设置不同船舶柴油主机参数，因而可模拟不同工况下柴油主机运行情况。

主权项

一种船舶双柴油主机推进控制硬件在环仿真系统，其特征在于：包括主机模拟试验台（1）、主机监控与报警系统（2）、右主机操纵控制台（3）、主机转速综合控制系统（4）和左主机仿真控制系统（5），所述的主机模拟试验台（1）和主机监控与报警系统（2）分别与右主机操纵控制台（3）通过西门子S7‑200PLC专用的PPI协议进行通讯；所述的主机转速综合控制系统（4）包括电子调速器和西门子S7‑1200PLC，S7‑1200PLC通过Modbus协议与右主机操纵控制台（3）通讯；所述的左主机仿真控制系统（5）通过OPC协议与主机转速综合控制系统（4）的S7‑1200PLC实现数据的相互交换；所述的主机模拟试验台（1）包括主机及齿轮箱信号模拟箱、变频器、三相异步电机、减速齿轮箱、螺旋桨；主机及齿轮箱信号模拟箱用于模拟主机和齿轮箱的重要参数，变频器根据主机给油量信号控制三相异步电机转速，三相异步电机的驱动轴连接减速齿轮箱，并通过减速齿轮箱带动螺旋桨转动；所述的主机监控与报警系统（2）包括报警监控及越控面板、指示仪表和触摸屏；报警监控及越控面板用于主机状态监视、主机故障降速和故障停车的报警提示以及取消故障降速和故障停车动作的越控操作；指示仪表用于监视主机参数，以便用户了解主机运行情况；触摸屏用于将监测的船速、主机转速值以曲线形式显示出来，并提供当前报警查询和历史报警查询功能；所述的右主机操纵控制台（3）包括驾驶台、集控台和机旁操作台；驾驶台包括车钟手柄、主车钟、辅车钟、应急车钟、手动应急停车装置、触摸屏和指示仪表；集控台与驾驶台结构相同；机旁操作台包括调油手轮、主车钟、辅车钟、应急车钟、手动应急停车装置、触摸屏和指示仪表；上述的车钟手柄、调油手轮和指示仪表均分别与S7‑200PLC的模拟量输入输出端相连；上述的主车钟、辅车钟和手动应急停车装置分别与S7‑200PLC的数字量输入输出端相连；触摸屏和S7‑200PLC的RS‑485通讯口相连；驾驶台、集控台和机旁操作台中的应急车钟均是独立装置，由其内部单片机控制，驾驶台中的应急车钟通过5芯电缆分别与集控台和机旁操作台中的应急车钟间相连；所述的触摸屏和指示仪表共用主机监控与报警系统（2）中的触摸屏和指示仪表；所述的主机转速综合控制系统（4）包括电子调速器和西门子S7‑1200PLC， 所述的电子调速器型号为Woodward2301D，集成有PID控制器，通过Woodward的Watch Window软件可配置电子调速器的参数；所述的西门子S7‑1200PLC中装载有计数器控制算法、模糊控制算法和模糊PID控制算法，根据给定的主机转速和主机工作特性，实现对主机转速和船速的综合控制；所述的左主机仿真控制系统（5）是一台安装有仿真软件的PC机，仿真软件采用VC++语言与Matlab/Simulink语言混合编制；用VC++语言开发的用户操作界面包括驾驶台界面、集控台界面、机旁操作台界面、柴油机动画界面和转速船速曲线图界面；用Matlab/Simulink语言建立的柴油机推进系统模型包括柴油机子系统模块、船桨子系统模块、控制系统模块和齿轮箱子系统模块；用户操作界面通过采用Matlab引擎的方法实现与柴油机推进系统模型的数据交换；所述的柴油机动画包括四冲程柴油机三维实体模型、定距桨推进装置的三维实体模型和推进系统虚拟模型，并利用VC++语言实现柴油机推进装置工作过程的三维动态演示。