[实用新型]一种船舶电站操作训练模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及船舶操作训练模拟器，特别是涉及一种船舶电站操作训练模拟器。

背景技术

随着轮机自动化程度提高，船用设备的用电量增加，整个机舱设备和船舶电力系统变得更加复杂庞大，同时对船舶电站的可靠性要求不断增强。船舶电站操作是海员三管轮和技工考证的重要内容，涉及操作课目较多，故障排除训练课目较复杂，具有实践性强的特点，通过课堂讲授的教学模式很难使学员快速理解和掌握，而构建基于实装的培训平台存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养要求高以及对场地及相关配套设施要求较高等问题。因此，迫切需要一种既能较好满足实际教学培训需求，又经济高效的船舶电站操作训练模拟器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：(1)开发船舶电站模拟器用于解决实装训练存在无法针对一些特殊情景进行示教和训练、初期投入成本和运行使用成本较高、维护保养要求高以及对场地及相关配套设施要求较高等问题。(2)如何使操作人员在模拟培训中实现反复操练，并可以操练在实装上比较困难甚至禁止的训练内容，提高培训效率、节约培训费用。

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种船舶电站操作训练模拟器，可解决实装训练中存在的无法针对一些特殊情景进行示教和训练的问题，减少了初期投入成本和运行使用成本、降低了维护保养要求，对场地及相关配套设施要求较低，提高了教学质量、降低了培训成本。此目的是通过如下方式实现的：

一种船舶电站操作训练模拟器，包括：操控盘台、PLC及仿真计算机；所述操控盘台设有和实际船舶电站控制盘台外观相仿的I/O设备；所述仿真计算机包括人机交互系统和运行仿真系统，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，所述运行仿真系统构建符合船舶电站运行机理和控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系；所述操控盘台、仿真计算机和PLC通过以太网连接。以船舶柴油发电机系统为仿真对象构建的船舶电站操作训练模拟器，由人机交互系统、运行仿真系统以及网络接口系统三部分组成，包括仿真计算机、操控盘台、PLC(西门子S7-200)等设备。

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、监控模块及执行模块。通过采集操控盘台的输入信号，经过仿真计算机运算，将产生的控制信号经PLC送至操控盘台输出设备，实现硬件设备系统的监控功能。操控盘台上设有和实际船舶电站控制盘台外观相仿的开关、按钮、指示灯等I/O设备，并连接于PLC的各I/O模块。通过将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、声音的模拟、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。

进一步地，所述人机交互系统采用KingView6.5(即组态王软件)，所述人机交互界面包含左柴油发电机、左柴油发电机监控系统、右柴油机和右柴油发电机监控系统。人机交互界面包含左柴油发电机、左柴油发电机监控系统、右柴油机和右柴油发电机监控系统，其中柴油机转速表、滑油压力表、滑油温度表、冷却水温度表和报警指示灯属于涉及交互的动态元件，均可通过调用KingView6.5设置交互链接与相应变量关联，其余静态元件可设置成背景图片，以增强训练的沉浸感。

进一步地，所述运行仿真系统在SimuEngine仿真支撑平台中实现，所述运行仿真系统包括柴油机仿真模块、柴油机运行控制模拟模块、发电机仿真模块、发电机运控控制模拟模块、典型故障模拟模块。在设置适当的简化和假设条件的基础上，构建符合电站系统运行机理和控制逻辑的数学模型来表示装置的控制、特性和状态参数之间的关系，具体可分为以下5大模块：柴油机仿真模块、柴油机运行控制模拟模块、发电机仿真模块、发电机运控控制模拟模块、典型故障模拟模块，通过设置故障变量，利用SimuEngine故障设置和管理功能模拟典型故障，开展故障分析及处置训练。模块间的数据流动通过与公用变量数据库的交互实现，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。

进一步地，所述操控盘台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。

进一步地，所述操控盘台上设有柴油机操控面板和发电机操控面板。

进一步地，所述柴油机控制面板包括电源指示灯、运行指示灯、启动按钮、停止按钮及运行模式选择开关、油温低报警指示灯、水温高报警指示灯、油温高报警指示灯、超速报警指示灯、超速按钮、复位按钮。