船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计

《船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计3船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计吴国栋，刘昭（上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室，上海200135）摘要：采用分布式远程I/O模块进行现场数据采集，设计了船舶电力推进模拟器监控系统。工控机实现系统的监测与控制，RS-485总线完成数据传输，监控软件应用Delphi编制。监控系统完成数据采集、推进控制以及故障处理，实现与实船相似的电力推进仿真。关键词：电力推进；RS-485总线通信；数据采集；故障保护中图分类号：U664.14文献标识码：A文章编号：1005-9962(2010)02-0031-04A

2、bstract:Amarineelectricpropulsionsimulatormonitoringsystemisdesigned.DistributedremoteI/Omodulesareusedtoacquireinformationanddata,anindustrialcomputerisusedtoperformmonitoringandcontrolfunctions,thecommunicationbetweentheI/Omodules,theinverters,andtheindustrialcomputerisimplemen

3、tedbyRS-485field-bus,andthecontrolprogramisdevelopedbasedonDelphi.Dataacquisition,logicalcontrolanddefaultprocessarecarriedoutbythemonitoringsystem.Thesimulationofreal-shipelectricpropulsionelectricpropulsionisralized.Keywords:electricpropulsion;RS-485communication;dataacquisitio

4、n;faultprotection船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计30引言船舶电力推进装置一般指采用电动机械带动螺旋桨来推动船舶运动的装置[1]。电力推进船舶采用中高速柴油机，相比传统船舶使用的低速柴油机体积小、噪音低，同时柴油机在额定转速稳定运行，效率高，使用寿命长。由电机调速实现船舶速度与航向控制。与直接调节柴油机转速相比，具有动态响应高、调速性能好、调速方法多样。可对船舶实现高精度、高机动性控制。驾驶控制台从第一艘电力实验船至今已有170多年的历史[2]。长期以来受到电机调速技术的限制，电力推进的应用局限于少量特种船舶[3]。1980年代之后，

5、随着电力电子、计算机和大功率开关器件技术的发展，交流变频调速技术日趋成熟。应用交流调速的电力推进船舶在机动性、可靠性和安全性等方面显示出明显的优势[4~5]。为了能够为船舶电力推进技术的研究提供试验环境，上海海事大学研发了电力推进模拟器监控系统，用于船舶电力推进技术试验研究和航海类相关培训。为研究及培训提供与电力推进实船类似的监控系统架构及操作模式。第一作者简介：吴国栋，男，硕士研究生，1984年生。上海海事大学在读，主要从事船舶电力推进方面研究。1监控系统硬件设计电力推进模拟器监控系统的硬件结构如图1所示。系统配置了两套全回转POD推进器，1套为具有变

6、频器和电动机的物理POD，另1套是屏幕显示的虚拟POD。整个模拟器有4个控制台：驾驶室、左舷、右舷和机旁。所有控制台都配置了2套推进器的操控设备，包括2套万向车钟、操控按钮和状态指示灯等。监控PC机机旁控制台1#变频器2#变频器左舷控制台右舷控制台推进电机PC机回转电机RS-485总线图1电力推进模拟器监控系统监控系统采用工业控制计算机作为核心控制器件，分布式远程I/O模块采集控制台、变频器和电动机等设备的现场数据，RS-485总线连接I/O模块和控制计算机，构成总线通信网络，完成系统内的数据传输。模拟量数据采集模块的精度为14位，确保系统的控制精度性能

7、。控制器采用嵌入式计算机，具有7个RS-485接口，可同时进行多个RS-485船舶电力推进模拟器监控系统研究与设计3串口的数据读写，缩短数据采集周期，提高整个系统实时监控性能。1)主要数字量输入信号：4个控制台的推进起动与停止信号，万向车钟的零位、前进与后退信号，操控部位切换控制信号，船舶航行模式选择信号等。2)主要模拟量输入信号：4个控制台的左右推车钟速度给定信号，回转给定信号，以及车钟给定回令信号等。3)主要数字量输出信号：4个控制台的指示及报警灯输出信号，蜂鸣器报警，及车钟电机正反转继电器控制信号等。4)主要模拟量输出信号：4个控制台上的推进转速表

8、，回转角度表，船速表，以及电压，电流和功率表等。POD吊舱式推进器作为实体控制对