一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置，它涉及航運(yùn)、造船等領(lǐng)域的培訓(xùn)教學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】；高壓配電板與供配電操作站連接，其中采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接，所述的高壓配電板上設(shè)置有高壓配電屏、低壓配電屏和應(yīng)急配電屏，其中高壓配電屏包含四列柴發(fā)控制屏、一列同步屏、兩列側(cè)推啟動(dòng)屏、兩列電力推進(jìn)電機(jī)配電屏、兩列通用變壓器配電屏、一列母聯(lián)屏；低壓配電屏包含一列同步屏、四列組合啟動(dòng)屏、四列AC440V負(fù)載屏、一列AC?220V負(fù)載屏、兩列IN-COMING屏；它通過(guò)實(shí)物虛擬仿真滿(mǎn)足輪機(jī)工程、船舶電子電氣等專(zhuān)業(yè)的吊艙式全電力推進(jìn)系統(tǒng)的操作及維護(hù)管理培訓(xùn)，可達(dá)到與實(shí)船操作無(wú)異的效果，且無(wú)需擔(dān)心因誤操作而損壞設(shè)備。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
:
[0001]本發(fā)明涉及航運(yùn)、造船等領(lǐng)域的培訓(xùn)教學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置。

【背景技術(shù)】
:
[0002]吊艙式船舶全電力推進(jìn)為新型的船舶推進(jìn)技術(shù)，近幾年其實(shí)船應(yīng)用越發(fā)廣泛。吊艙式船舶全電力推進(jìn)仿真訓(xùn)技術(shù)屬于輪機(jī)系統(tǒng)虛擬仿真技術(shù)范疇，目前國(guó)內(nèi)外相差不大，國(guó)際知名生產(chǎn)廠家主要以企業(yè)為主，如konsberg公司、英國(guó)船商公司等；國(guó)內(nèi)知名廠家主要以高校為主，如大連海事大學(xué)、武漢理工大學(xué)、上海海事大學(xué)。但這些單位主要開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)推進(jìn)系統(tǒng)(主柴油機(jī))的仿真訓(xùn)練裝置。目前國(guó)內(nèi)無(wú)此類(lèi)仿真訓(xùn)練裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置，它通過(guò)實(shí)物虛擬仿真滿(mǎn)足輪機(jī)工程、船舶電子電氣等專(zhuān)業(yè)的吊艙式全電力推進(jìn)系統(tǒng)的操作及維護(hù)管理培訓(xùn)，可達(dá)到與實(shí)船操作無(wú)異的效果，且無(wú)需擔(dān)心因誤操作而損壞設(shè)備。
[0004]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案:它包含高壓配電板、供配電操作站，高壓配電板與供配電操作站連接，其中采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接，所述的高壓配電板上設(shè)置有高壓配電屏、低壓配電屏和應(yīng)急配電屏，其中高壓配電屏包含四列柴發(fā)控制屏、一列同步屏、兩列側(cè)推啟動(dòng)屏、兩列電力推進(jìn)電機(jī)配電屏、兩列通用變壓器配電屏、一列母聯(lián)屏；低壓配電屏包含一列同步屏、四列組合啟動(dòng)屏、四列AC440V負(fù)載屏、一列AC 220V負(fù)載屏、兩列IN-C0MING屏。高壓配電板各屏分別實(shí)現(xiàn)各自的供配電功能，具體邏輯由供配操作站中的計(jì)算機(jī)控制。高壓配電板和操作站兩地均可進(jìn)行供配電操作，但考慮到高壓操作的危險(xiǎn)性，非緊急情況下供配電操作均在操作站的完成，即操作站計(jì)算機(jī)控制高壓配電板運(yùn)行。
[0005]高壓配電板I/O板卡為底層控制I/O板卡用于現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制與驅(qū)動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)及狀態(tài)由I/o板卡采集并處理，而后通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至操作站計(jì)算機(jī)，由高壓電站電力管理仿真軟件進(jìn)行邏輯、算數(shù)計(jì)算機(jī)并發(fā)出控制指令?？刂浦噶钔ㄟ^(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至相應(yīng)I/o板卡，由I/O板卡驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
[0006]本發(fā)明具有如下有益效果:通過(guò)實(shí)物虛擬仿真滿(mǎn)足輪機(jī)工程、船舶電子電氣等專(zhuān)業(yè)的吊艙式全電力推進(jìn)系統(tǒng)的操作及維護(hù)管理培訓(xùn)，可達(dá)到與實(shí)船操作無(wú)異的效果，且無(wú)需擔(dān)心因誤操作而損壞設(shè)備。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
:
[0007]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明中高壓配電板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3為本發(fā)明中供配電操作站的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4為本發(fā)明中工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
:
[0011]參看圖1-圖3，本【具體實(shí)施方式】采用如下技術(shù)方案:它包含高壓配電板1、供配電操作站2，高壓配電板I與供配電操作站2連接，其中采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接，所述的高壓配電板I上設(shè)置有高壓配電屏、低壓配電屏和應(yīng)急配電屏，其中高壓配電屏包含四列柴發(fā)控制屏、一列同步屏、兩列側(cè)推啟動(dòng)屏、兩列電力推進(jìn)電機(jī)配電屏、兩列通用變壓器配電屏、一列母聯(lián)屏；低壓配電屏包含一列同步屏、四列組合啟動(dòng)屏、四列AC440V負(fù)載屏、一列AC220V負(fù)載屏、兩列IN-C0MING屏。高壓配電板各屏分別實(shí)現(xiàn)各自的供配電功能，具體邏輯由供配操作站中的計(jì)算機(jī)控制。高壓配電板和操作站兩地均可進(jìn)行供配電操作，但考慮到高壓操作的危險(xiǎn)性，非緊急情況下供配電操作均在操作站的完成，即操作站計(jì)算機(jī)控制高壓配電板運(yùn)行。
[0012]如圖4所示，高壓配電板I/O板卡為底層控制I/O板卡用于現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制與驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)參數(shù)及狀態(tài)由I/o板卡采集并處理，而后通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至操作站計(jì)算機(jī)，由高壓電站電力管理仿真軟件進(jìn)行邏輯、算數(shù)計(jì)算機(jī)并發(fā)出控制指令?？刂浦噶钔ㄟ^(guò)工業(yè)以太網(wǎng)送至相應(yīng)I/O板卡，由I/O板卡驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
[0013]底層I/O板卡采用先進(jìn)的高性能嵌入式板卡，其中CPU采用ARM芯片，運(yùn)行速度不小于40MHz,片內(nèi)Flash >= 128K, RAM > = 16K。各板卡要求采用工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連，以達(dá)到高度的可移動(dòng)性。要求輸入輸出板標(biāo)準(zhǔn)化為一兩種板卡(兼有DI，D0，A0功能)，以減少維護(hù)量，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出信號(hào)，不得使用扁平線(xiàn)或排線(xiàn)。通過(guò)端子板的方式相連，因?yàn)榇朔N連接方式已證明故障率高，維護(hù)量大。數(shù)字量輸出為24VDC有源節(jié)點(diǎn)，每路DO能夠耐受最大500mA電流，并有自恢復(fù)保險(xiǎn)絲進(jìn)行過(guò)電流/短路保護(hù)。所有數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸出與系統(tǒng)完全隔尚輸入，隔尚電壓> =DC700V。
[0014]本【具體實(shí)施方式】的工藝流程及制造方法過(guò)程如下:
[0015]一、硬件
[0016]1、盤(pán)臺(tái)制作:
[0017]1.1、盤(pán)臺(tái)采用框架式結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)為IP22，選用材料主要為冷軋薄鋼板2mm，板前、板后開(kāi)鉸鏈門(mén)，可以在板前、板后進(jìn)行維修，側(cè)面有固定板，底部開(kāi)啟，盤(pán)臺(tái)前有水平扶手，并提供10mm高的槽鋼底座。
[0018]1.2、結(jié)構(gòu)各結(jié)合處及門(mén)的縫隙勻稱(chēng)適當(dāng)，門(mén)啟/閉靈活自如，鎖緊可靠。門(mén)開(kāi)啟角度不小于90。門(mén)關(guān)閉后，應(yīng)與屏面形成一整體平面。
[0019]1.3、涂覆層應(yīng)有良好的附著力，應(yīng)均勻、光潔，不允許有流掛、縮邊，縮孔等缺陷。表面不應(yīng)眩光。
[0020]1.4、由鋼質(zhì)、冷扎精板制成，漆面為小桔紋，顏色Munsell 7.5BG7/2 (淡綠色)，銘牌材料為PVC，上面的文字應(yīng)居中，文字清晰，大小合適，外表要求整潔。螺釘固定。銘牌上的文字應(yīng)與完工圖上要求的文字完全一致，銘牌制作完畢后，需由甲方到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后再安裝。
[0021]二、仿真軟件:高壓電力管理軟件系統(tǒng)以高壓電力系統(tǒng)，采用吊艙推進(jìn)的船型為母型，系統(tǒng)應(yīng)包括高壓供配電系統(tǒng)，柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，以及機(jī)艙輔助系統(tǒng)。軟件應(yīng)能實(shí)現(xiàn)高壓供配電系統(tǒng)在“自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)”三種模式下穩(wěn)定可靠運(yùn)行，并且應(yīng)能與船舶全電力推進(jìn)系統(tǒng)模擬器軟件實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性無(wú)障礙互聯(lián)。設(shè)計(jì)上應(yīng)滿(mǎn)足下列有關(guān)規(guī)范:
[0022]I)滿(mǎn)足MO關(guān)于海員培訓(xùn)、發(fā)證及值班標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際公約(STCW78/10)規(guī)定的“適任評(píng)估項(xiàng)目”和“能進(jìn)行持續(xù)熟練程度演示”的要求。
[0023]2)滿(mǎn)足中國(guó)海事部門(mén)“關(guān)于STCW78/10公約過(guò)渡規(guī)定的實(shí)施辦法”中規(guī)定的“自動(dòng)化電站的訓(xùn)練”和“自動(dòng)化系統(tǒng)的訓(xùn)練”的要求。
[0024]3)滿(mǎn)足“海船船員適任證書(shū)考試、評(píng)估和發(fā)證規(guī)則”及相應(yīng)的“輪機(jī)模擬器訓(xùn)練評(píng)估規(guī)范”。
[0025]2.1、仿真平臺(tái):要求該仿真系統(tǒng)必須基于實(shí)時(shí)仿真計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)、確保仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定行、實(shí)時(shí)行和可靠性。仿真系統(tǒng)必須具有超時(shí)仿真、慢時(shí)和實(shí)時(shí)仿真功能，仿真步長(zhǎng)在0.1-10倍之間可調(diào)整(仿真步長(zhǎng)選I為實(shí)時(shí)仿真)；
[0026]2.2、仿真軟件:要求軟件具有強(qiáng)大的教練員管理與控制功能?？煞奖愕剡M(jìn)行仿真程序的起/?？刂?，外部條件參數(shù)設(shè)置，初始工況選擇與編輯、故障設(shè)置、凍結(jié)、解凍、改變運(yùn)行速度及自動(dòng)評(píng)分、系統(tǒng)狀態(tài)存取、音響控制等。
[0027]2.3、具體模型及硬件技術(shù)指標(biāo):
[0028]I)熱工及電氣參數(shù)穩(wěn)態(tài)誤差:< 3% ;動(dòng)態(tài)誤差:< 4% ;
[0029]2)仿真系統(tǒng)模型計(jì)算處理速度:10次/秒?50次/秒；
[0030]3)邏輯控制系統(tǒng)功能:與實(shí)船相同；
[0031]4) I/O接口系統(tǒng)性能參數(shù):要求必須采用先進(jìn)的高性能嵌入式板卡，其中建議CPU采用ARM芯片，運(yùn)行速度不小于40MHz，片內(nèi)Flash >= 128K,RAM >= 16K(同等水平的成熟通用I/O板卡也可)。各板卡要求采用工業(yè)以太網(wǎng)專(zhuān)線(xiàn)與計(jì)算機(jī)相連，以達(dá)到高度的可移動(dòng)性。要求輸入輸出板標(biāo)準(zhǔn)化為一兩種板卡(兼有DI，DO, AO功能)，以減少維護(hù)量，同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出信號(hào)，不得使用扁平線(xiàn)或排線(xiàn)。通過(guò)端子板的方式相連，因?yàn)榇朔N連接方式己證明故障率高，維護(hù)量大。
[0032]數(shù)字量輸出為24VDC有源節(jié)點(diǎn)，每路DO能夠耐受最大500mA電流，并有自恢復(fù)保險(xiǎn)絲進(jìn)行過(guò)電流/短路保護(hù)。
[0033]所有數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸出與系統(tǒng)完全隔尚輸入，隔尚電壓> =DC700V。
[0034]所有輸出帶有LED指示。
[0035]數(shù)字量輸入電壓由本電路板提供，供電電壓為DC24V(18_32V)。
[0036]所有數(shù)字量(開(kāi)關(guān)量)輸入與系統(tǒng)完全隔尚輸入，隔尚電壓> =DC700V。
[0037]所有輸入帶有LED指示。
[0038]模擬量輸出要實(shí)現(xiàn)4_20mA輸出。
[0039]所有模擬量輸出電源由系統(tǒng)提供，不必外接電源。
[0040]硬件刷新速度可達(dá)10次/秒或以上。
[0041]2.4、仿真系統(tǒng)指標(biāo)儀表精度:1.5% (工程級(jí))。
[0042]2.5、仿真集中監(jiān)控系統(tǒng)性能:工況監(jiān)測(cè)圖形數(shù)量:> 24幅；監(jiān)測(cè)參數(shù)數(shù)量:> 300個(gè)；趨勢(shì)曲線(xiàn):> 12條；監(jiān)測(cè)參數(shù)有效位長(zhǎng):小數(shù)后最大4位。
[0043]2.6、動(dòng)力裝置流程圖監(jiān)控系統(tǒng):監(jiān)控參數(shù)數(shù)量:> 400個(gè)；監(jiān)控參數(shù)有效位長(zhǎng):小數(shù)后最大4位；系統(tǒng)參數(shù)穩(wěn)態(tài)及動(dòng)態(tài)誤差:(同模型精度)。
[0044]2.7、機(jī)艙工況參數(shù)集中監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng):監(jiān)測(cè)報(bào)警點(diǎn)數(shù):> 300個(gè)；測(cè)點(diǎn)狀態(tài)顯示圖:> 300幅；報(bào)警打印方式:及時(shí)打印和存貯打印兩種；報(bào)警記錄記憶能力:> 1000條報(bào)警記錄。
[0045]2.8、運(yùn)行環(huán)境條件:運(yùn)行環(huán)境溫度:20±5°C (標(biāo)準(zhǔn))；20± 10°C (允許)。運(yùn)行環(huán)境相對(duì)濕度:< 90%。
[0046]2.9、性能指標(biāo):仿真系統(tǒng)軟、硬件連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行72小時(shí)無(wú)死機(jī)現(xiàn)象。
[0047]仿真軟件安裝于位于駕駛臺(tái)上的主控計(jì)算機(jī)，它承載全電力推進(jìn)仿真軟件運(yùn)行并且還要與底層控制1板卡通信。為了系統(tǒng)調(diào)試方便該主控計(jì)算機(jī)還需安裝windows 7操作系統(tǒng)，在此環(huán)境上還需安裝Visual Stud1.NET編程平臺(tái)。Visual Stud1.NET等編程軟件對(duì)系統(tǒng)的硬環(huán)境要求較高，又考慮到系統(tǒng)的升級(jí)和可移植性，主控計(jì)算機(jī)的硬件配置應(yīng)相對(duì)較高，至少應(yīng)滿(mǎn)足:2G主頻，4G內(nèi)存，500G硬盤(pán)。另外，為了滿(mǎn)足通信的需要，還需各配備交換機(jī)。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種船舶高壓電站仿真訓(xùn)練裝置，其特征在于它包含高壓配電板(I)、供配電操作站(2)，高壓配電板(I)與供配電操作站(2)連接，其中采用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)連接，所述的高壓配電板(I)上設(shè)置有高壓配電屏、低壓配電屏和應(yīng)急配電屏，其中高壓配電屏包含四列柴發(fā)控制屏、一列同步屏、兩列側(cè)推啟動(dòng)屏、兩列電力推進(jìn)電機(jī)配電屏、兩列通用變壓器配電屏、一列母聯(lián)屏；低壓配電屏包含一列同步屏、四列組合啟動(dòng)屏、四列AC440V負(fù)載屏、一列AC220V負(fù)載屏、兩列IN-COMING屏。
【文檔編號(hào)】G09B9/06GK104050844SQ201410231773
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】朱永祥, 安亮, 顧玉萍, 高峰, 馮金紅 申請(qǐng)人:南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院