一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺的研制是基于西門子S7-200PLC，采用實船真實控制組件，利用變頻器驅(qū)動電機(jī)來模擬船上的主機(jī)，驅(qū)動齒輪箱、帶動螺旋槳，具有體積小、完全仿真、可方便模擬定距槳低速機(jī)、中速機(jī)和高速機(jī)的遙控模擬裝置。
【專利說明】一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺
[0001]本發(fā)明涉及一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺
本發(fā)明一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺的研制是基于西門子S7-200 PLC，采用實船真實控制組件，利用變頻器驅(qū)動電機(jī)來模擬船上的主機(jī)，驅(qū)動齒輪箱、帶動螺旋槳，具有體積小、完全仿真、可方便模擬定距槳低速機(jī)、中速機(jī)和高速機(jī)的遙控模擬裝置。
[0002]本發(fā)明一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺主要具有以下功能:
通過對車鐘操縱手柄、調(diào)油手輪、控制面板、測速傳感器、主機(jī)信號模擬箱、齒輪箱信號模擬箱等模擬量和數(shù)字量輸入輸出信號的處理、信號儀表的校正、基于Β0Ρ面板和STARTER軟件對G120變頻器參數(shù)的設(shè)置、基于“Watch Window”軟件的Configure，完成船舶柴油機(jī)硬件信號處理和軟件的調(diào)試。
[0003]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
主機(jī)模擬試驗臺包括齒輪箱信號模擬箱，Woodward 2301D電子調(diào)速器，G120變頻器，三相異步電機(jī)和齒輪箱，用于模擬實船柴油主機(jī)工作情況。
[0004]本發(fā)明一種船舶柴油機(jī)模擬裝置的工作原理是:
主機(jī)信號模擬箱設(shè)計有20路數(shù)字信號和10路模擬信號，模擬信號包括1路真實的壓力傳感信號和1路真實的溫度傳感信號，分別設(shè)置為起動連鎖、警告、降速、停車等信號。數(shù)字信號由數(shù)字開關(guān)連接到模擬箱PLC的數(shù)字量I/O點，再由PLC處理為相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)位變量來實現(xiàn)。
[0005]電子調(diào)速器用于發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組控制的基于微型計算機(jī)的帶有自動負(fù)荷分配功能，該控制器設(shè)計用于控制中速和高速柴油發(fā)動機(jī)或中速和高速氣體發(fā)動機(jī)。電子調(diào)速器內(nèi)部自帶有一個PID控制器，本系統(tǒng)中調(diào)速器的PID參數(shù)是采用Ziegler-Nichols回路整定技術(shù)確定。
[0006]變頻器是為交流電機(jī)提供成本經(jīng)濟(jì)的高精度速度、轉(zhuǎn)矩控制而設(shè)計的，能夠完美地滿足低壓范圍內(nèi)的高性能應(yīng)用需求?？刂茊卧狢U和功率模塊PM都是完全獨立的單元，采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計。如要進(jìn)行參數(shù)化、操作和監(jiān)控，則可以選擇基本操作面板(Β0Ρ)或者通過接口用STARTER調(diào)試軟件完成。
[0007]本系統(tǒng)齒輪箱連接三相異步電機(jī)傳動軸，并帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，起減速、離合和換向作用。設(shè)計的減速齒輪箱由兩組傳動比各為2的減速器組成總傳動比為4的減速齒輪箱，本系統(tǒng)中即主機(jī)轉(zhuǎn)速為艉軸轉(zhuǎn)速的4倍，同時設(shè)計有用于離合、換向的電磁離合器和檢測主機(jī)、艉軸轉(zhuǎn)速的霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器。測速采用的霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器是一種真正的零速度數(shù)字微分霍爾效應(yīng)傳感器，
觸摸屏用于設(shè)置手柄參數(shù)、備車條件、監(jiān)控主機(jī)和齒輪箱各參數(shù)值、繪制主機(jī)轉(zhuǎn)速和船速趨勢圖等。組態(tài)的觸摸屏界面主要有主監(jiān)控界面、操縱手柄、參數(shù)設(shè)定、模擬信號箱、報警查詢、歷史報警、備車條件、轉(zhuǎn)速趨勢圖等本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
(1)可作為主機(jī)遙控系統(tǒng)培訓(xùn)平臺提供給學(xué)員進(jìn)行相關(guān)訓(xùn)練，訓(xùn)練學(xué)員實際操作能力，可反復(fù)對主機(jī)特殊工況和突發(fā)事故的處理進(jìn)行訓(xùn)練，讓學(xué)員在較短的時間內(nèi)積累全面的操作經(jīng)驗。
[0008](2)可為船舶柴油主機(jī)推進(jìn)控制算法的研究提供一個有效的平臺，對加速先進(jìn)控制理論在船舶控制領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶柴油機(jī)模擬實驗臺包含以下幾個部分:主機(jī)模擬試驗臺包括齒輪箱信號模擬箱，Woodward 2301D電子調(diào)速器，G120變頻器，三相異步電機(jī)和齒輪箱，用于模擬實船柴油主機(jī)工作情況；主機(jī)信號模擬箱設(shè)計有20路數(shù)字信號和10路模擬信號，模擬信號包括I路真實的壓力傳感信號和I路真實的溫度傳感信號，分別設(shè)置為起動連鎖、警告、降速、停車等信號；數(shù)字信號由數(shù)字開關(guān)連接到模擬箱PLC的數(shù)字量I/O點，再由PLC處理為相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲區(qū)位變量來實現(xiàn)；電子調(diào)速器用于發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組控制的基于微型計算機(jī)的帶有自動負(fù)荷分配功能，該控制器設(shè)計用于控制中速和高速柴油發(fā)動機(jī)或中速和高速氣體發(fā)動機(jī)；電子調(diào)速器內(nèi)部自帶有一個PID控制器，本系統(tǒng)中調(diào)速器的PID參數(shù)是采用Ziegler-Nichols回路整定技術(shù)確定；變頻器是為交流電機(jī)提供成本經(jīng)濟(jì)的高精度速度、轉(zhuǎn)矩控制而設(shè)計的，能夠完美地滿足低壓范圍內(nèi)的高性能應(yīng)用需求；控制單元CU和功率模塊PM都是完全獨立的單元，采用標(biāo)準(zhǔn)的模塊化設(shè)計；如要進(jìn)行參數(shù)化、操作和監(jiān)控，則可以選擇基本操作面板(BOP)或者通過接口用STARTER調(diào)試軟件完成；本系統(tǒng)齒輪箱連接三相異步電機(jī)傳動軸，并帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，起減速、離合和換向作用；設(shè)計的減速齒輪箱由兩組傳動比各為2的減速器組成總傳動比為4的減速齒輪箱，本系統(tǒng)中即主機(jī)轉(zhuǎn)速為艉軸轉(zhuǎn)速的4倍，同時設(shè)計有用于離合、換向的電磁離合器和檢測主機(jī)、艉軸轉(zhuǎn)速的霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器；測速采用的霍爾齒輪轉(zhuǎn)速傳感器是一種真正的零速度數(shù)字微分霍爾效應(yīng)傳感器；觸摸屏用于設(shè)置手柄參數(shù)、備車條件、監(jiān)控主機(jī)和齒輪箱各參數(shù)值、繪制主機(jī)轉(zhuǎn)速和船速趨勢圖等；組態(tài)的觸摸屏界面主要有主監(jiān)控界面、操縱手柄、參數(shù)設(shè)定、模擬信號箱、報警查詢、歷史報警、備車條件、轉(zhuǎn)速趨勢圖等。
【文檔編號】G05B17/02GK103646581SQ201310594902
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】劉雨 申請人:大連海聯(lián)自動控制有限公司