一種船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及船舶操作訓練模擬器，特別是涉及一種船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器。
【背景技術】
[0002]壓縮空氣是船舶上的一種重要資源，主機的啟動和倒順車換向、壓力水柜、爐灶、汽笛等重要設備都需要使用壓縮空氣。船舶壓縮空氣系統是用于產生、輸送和控制壓縮空氣的設備及附件，包括空壓機、油水分離器、高壓氣瓶、壓縮空氣管系、壓力繼電器。船舶壓縮空氣系統操作是海員三管輪和技工考證的重要內容，涉及操作課目較多，故障排除訓練課目較復雜，具有實踐性強的特點，通過課堂講授的教學模式很難使學員快速理解和掌握，而構建基于實裝的培訓平臺存在無法針對一些特殊情景進行示教和訓練、初期投入成本和運行使用成本較高、維護保養要求高以及對場地及相關配套設施要求較高等問題。因此，迫切需要一種既能較好滿足實際教學培訓需求，又經濟高效的船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是:(I)開發船舶壓縮空氣系統模擬器用于解決實裝訓練存在無法針對一些特殊情景進行示教和訓練、初期投入成本和運行使用成本較高、維護保養要求高以及對場地及相關配套設施要求較高等問題。(2)如何使操作人員在模擬培訓中實現反復操練，并可以操練在實裝上比較困難甚至禁止的訓練內容，提高培訓效率、節約培訓費用。
[0004]針對上述技術問題，本發明的目的是提供一種船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器，可解決實裝訓練中存在的無法針對一些特殊情景進行示教和訓練的問題，減少了初期投入成本和運行使用成本、降低了維護保養要求，對場地及相關配套設施要求較低，提高了教學質量、降低了培訓成本。此目的是通過如下方式實現的:
[0005]—種船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器，包括:操控盤臺、PLC及仿真計算機；所述操控盤臺設有和實際船舶壓縮空氣系統控制箱外觀相仿的I/O設備；所述仿真計算機包括人機交互系統和運行仿真系統，所述人機交互系統用于實現各種交互界面設計和硬件設備系統的監控，所述運行仿真系統構建符合壓縮空氣系統運行機理和控制邏輯的數學模型來表示裝置的控制、特性和狀態參數之間的關系；所述操控盤臺、仿真計算機和PLC通過以太網連接。以船舶壓縮空氣系統為仿真對象構建的船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器，由人機交互系統、運行仿真系統以及網絡接口系統三部分組成，包括仿真計算機、操控盤臺、PLC (西門子 S7-200) ο
[0006]進一步地，所述人機交互系統包括人機交互界面、聲模擬系統及數據的采集、存儲模塊、監控模塊及執行模塊。通過采集操控盤臺的輸入信號，經過仿真計算機運算，將產生的控制信號經PLC送至操控盤臺輸出設備，實現硬件設備系統的監控功能。操控盤臺上設有和實際船舶壓縮空氣系統控制箱外觀相仿的開關、按鈕、指示燈等I/o設備，并連接于PLC的各I/O模塊。通過將人機交互系統基本功能進行分解并模塊化，同時進行界面的顯示、聲音的模擬、數據的采集存儲、內部邏輯程序的執行和其他程序的協作通訊，提高了模擬器開發效率和系統的可維護性。
[0007]進一步地，所述人機交互系統采用KingView6.5 (即組態王軟件)，所述人機交互界面包含空壓機、高壓氣瓶、壓縮空氣管系、壓力繼電器、用氣設備和油水分離器。人機交互界面包含空壓機、高壓氣瓶、壓縮空氣管系、壓力繼電器、用氣設備和油水分離器，其中空壓機的高低壓級壓力表和高低壓級安全閥、高壓氣瓶的氣瓶壓力表、壓縮空氣管系中的空氣閥屬于涉及交互的動態元件，均可通過調用KingView6.5設置交互鏈接與相應變量關聯，其余靜態元件可設置成背景圖片，以增強訓練的沉浸感。
[0008]進一步地，所述運行仿真系統在SimuEngine仿真支撐平臺中實現，所述運行仿真系統包括空壓機運行控制模擬模塊、壓力表仿真模塊、壓力繼電器自動控制模擬模塊、閥門交互操控模擬模塊、典型故障模擬模塊。在設置適當的簡化和假設條件的基礎上，構建符合壓縮空氣系統運行機理和控制邏輯的數學模型來表示裝置的控制、特性和狀態參數之間的關系，具體可分為以下5大模塊:空壓機運行控制模擬模塊、壓力表仿真模塊、壓力繼電器自動控制模擬模塊、閥門交互操控模擬模塊、典型故障模擬模塊，通過設置故障變量，利用SimuEngine故障設置和管理功能模擬典型故障，開展故障分析及處置訓練。模塊間的數據流動通過與公用變量數據庫的交互實現，模塊化建模方法可降低建模的復雜性，縮短建模時間，增加模型的通用性。
[0009]進一步地，所述操控盤臺I/O設備包括開關量輸入設備、開關量輸出設備、模擬量輸入設備。
[0010]進一步地，所述操控盤臺上設有空壓機操控面板和閥門操控面板。
[0011]進一步地，所述空壓機控制面板包括電源指示燈、運行指示燈、啟動按鈕、停止按鈕及運行模式選擇開關。
[0012]進一步地，所述閥門操控面板包括油水分離器泄放閥、空氣閥、氣瓶進氣閥、氣瓶排氣閥。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014](一 )縮短了開發周期，降低了開發成本，使模擬器有更加廣闊的市場前景；
[0015]( 二 )采用模塊化設計，提高了系統的維護性和可擴展性，同時系統的穩定性也得到了增強；
[0016](三)可進行故障模擬和處置訓練；
[0017](四)采用組態軟件和聲模擬系統，提高了模擬器的真實感。
【附圖說明】
[0018]圖1是本船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器架構圖；
[0019]圖2是本船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器盤臺示意圖
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖通過實施例來對本實用新型進行詳細說明。
[0021]—種船舶壓縮空氣系統操作訓練模擬器，包括:操控盤臺、PLC及仿真計算機。
[0022]所述操控盤臺設有和實際船舶壓縮空氣系統控制箱外觀相仿的I/O設備；所述操控盤臺I/O設備包括開關量輸入設備、開關量輸出設備、模擬量輸入設備。所述操控盤臺上設有空壓機操控面板和閥門操控面板。所述空壓機控制面板包括電源指示燈、運行指示燈、啟動按鈕、停止按鈕及運行模式選擇開關。所述閥門操控面板包括油水分離器泄放閥、空氣閥、氣瓶進氣閥、氣瓶排氣閥。
[0023]所述仿真計算機包括人機交互系統和運行仿真系統，所述人機交互系統用于實現各種交互界面設計和硬件設備系統的監控，所述運行仿真系統構建符合壓縮空氣系統運行機理和控制邏輯的數學模型來表示裝置的控制、特性和狀態參數之間的關系；所述人機交互系統采用KingView6.5，所述人機交互系統包括人機交互界面、聲模擬