机舱设备工况信号发生装置的设计与实现

摘要

21世纪是海洋经济的时代，航运业作为海洋经济链条中的重要一环，在世界海洋经济的发展进程中发挥着越来越重要的作用。而经济的发展离不开人才的培养，航运业的繁荣和发展归根结底取决于船员的综合素质、知识技能及人文修养。轮机模拟器作为一种经济、安全、高效的现代轮机人员的培训工具，受到了国际海事组织(IMO)的高度重视，STCW公约已将其列入船员必备的训练条件之一，这将促使轮机模拟器训练在今后的船员教育和培训中更加广泛地应用，也将促使模拟器的开发研制和教学走向统一规划管理，在更高的起点上集中开发研制新一代轮机模拟器，也会使得现有的模拟器的维护、教学和功能扩展更加有序高效地进行。
　　本文对传统轮机模拟器的数据传递方式进行探究后发现其不足之处在于其采用的只是简单的数据到数据的传递方式，在研究了仿真器的发展趋势后，本文在中间加入了实物环节，使系统整体更加符合船舶主机实际工作环境。在Windows系统环境下，使用Visual Studio2010软件平台，建立了部分船舶主机工作模型，实现了如下功能:可以通过车钟控制柴油机转速，仿真转速改变时气缸排气温度、缸套冷却水出口温度、发电机换机等随之变化而变化的规律。基于对话框的MFC编程实现系统的界面功能设计。建立了模型计算机与微控制器之间的CAN通信接口，并用软硬件结合实现了模型计算机与下位机的通信接口以及机舱传感器常用的脉冲信号、0～5V直流电压、4～20mA直流电流信号和开关量信号等传输信号发生电路。在对仿真的传感器信号所产生的数据的采集上，本文使用船舶常用的基于CANopen的数据采集系统，最终验证了系统功能可以满足船舶主机模拟器对数据传输的要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外发展现状及前景

1．2．1 国内外发展状况

1．2．2 发展前景

1．3 论文章节安排

1．4 本文主要工作

第2章 系统的总体结构与方案设计

2．1 系统的需求分析

2．2 系统的总体结构设计

2．3 硬件方案选择

2．3．1 MCU的选择

2．3．2 D／A转换器的选择

2．3．3 通信方式的选择

2．4 本文主要研究目标

2．5 本章小结

第3章 信号发生装置的硬件设计

3．1 脉冲模块设计

3．2 电压模块设计

3．3 电流模块设计

3．4 开关量模块设计

3．5 CAN通信接口设计

3．6 电源与时钟电路设计

3．7 本章小结

第4章 机舱设备工况数学模型与系统的软件实现

4．1 船舶主机调速系统数学模型

4．1．1 柴油机的数学模型

4．1．2 执行机构的数学模型

4．1．3 PID控制算法

4．2 气缸排气温度模型

4．3 缸套冷却水出口温度模型

4．4 模型实现与显示界面

4．4．1 模型实现

4．5 数据编码格式

4．6 数据处理模块的软件实现

4．6．1 脉冲模块软件实现

4．6．2 电压和电流模块数据产生流图

4．6．3 开关量模块软件实现

4．7 本章小结

第5章 系统测试

5．1 脉冲模块的测试

5．2 电流模块的测试

5．3 电压模块的测试

5．4 开关量模块的测试

5．5 应用测试

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介