船舶阀门遥控及液位遥测仿真系统的设计实现

摘要

作为近年来新发展起来的船舶阀门遥控及液位遥测系统已经在各类型新造船舶中得到广泛应用，然而国内各个航海院校、科研机构介绍这个方面相关知识的题材较少，在轮机模拟器系统中，该部分都是以软件模拟为主，没有专门的模拟控制台，功能不够全面，难以满足这一新技术的教学以及培训要求。对于自动化程度越来越高的船舶轮机管理人员来说，无疑将会花费他们大量的时间去熟悉以及了解相关的知识。因此，开发功能完善的船舶阀门遥控及液位遥测仿真系统并用其进行专业教学以及培训，具有重要的现实意义。 本文以大连海事大学新建远洋教学实习船“育鲲”轮阀门遥控及液位遥测系统为仿真模型，在深入分析该轮阀门遥控及液位遥测系统的组成、工作原理的基础上，结合PLC技术、OPC技术以及计算机界面仿真技术，设计开发了与实习船配套的船舶阀门遥控及液位遥测仿真系统。 仿真系统由硬件和软件两个部分组成，在国内首次实现由以前单纯的软件仿真到软件与硬件相结合的仿真。硬件方面，设计开发了仿真系统的控制台、MIMIC面板等组成部件，利用自动化领域广泛使用的西门子S7-200系列可编程逻辑控制器(PLC)，结合OPC技术，通过开发的OPC客户端程序对OPC服务器的数据访问，完成了监控机与PLC以及PLC与PLC之间的通讯，实现了从仿真监控软件到控制台MIMIC面板的阀门状态等参数的数据交互。软件方面，在VisualStudio．NET2005开发平台上，利用面向对象的软件开发技术，使用Visual C＃编程语言，开发了仿真系统的仿真监控软件部分，人机界面友好直观，能够实现整个系统相关阀门的模拟开关控制、管路内液体流动状态的动态显示、实时数据与历史数据的查询功能，通过建立的压载水系统数学模型，能够实时模拟压载舱液体体积、液位。 整个阀门遥控及液位遥测仿真系统能够达到轮机工程专业学生及高级船员的培训要求，并且以此为基础，能够为实际船舶阀门遥控及液位遥测系统的设计、实现提供更加完善的解决方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的背景

1.2课题研究的主要内容及意义

第2章 阀门遥控及液位遥测系统分析

2.1船舶舱底水及压载水系统原理

2.1.1舱底水系统原理

2.1.2压载水系统原理

2.2阀门遥控及液位遥测系统概述

2.2.1阀门遥控及液位遥测系统的功能及精度确定

2.2.2阀门遥控系统的种类

2.2.3液位遥测系统的组成及原理

2.3实习船阀门遥控及液位遥测系统原理

2.3.1阀门遥控及液位遥测系统组成

2.3.2阀门遥控及液位遥测系统工作原理

第3章 阀门遥控及液位遥测仿真系统的设计

3.1仿真系统总体组成

3.2系统硬件结构设计与实现

3.2.1系统硬件设备选型

3.2.2系统控制台及MIMIC面板设计

3.2.3系统电源设计

3.2.4系统外部电路设计

3.3系统PLC程序设计

3.3.1参数表的定义

3.3.2程序框图的设计

3.3.3程序编写及调试

3.4仿真系统监控软件的设计与实现

3.4.1压载水系统数学模型

3.4.2编程计算

3.4.3压载水系统阀门逻辑分析

3.4.4仿真系统的监控界面设计

3.4.5数据库设计

3.5与S7-200PLC以太网通讯的实现

3.5.1 S7-200PLC OPC服务器的构建

3.5.2.NET下OPC客户端的程序设计

第4章 主要仿真监控界面

第5章 结论与展望

参考文献

附录

攻读学位期间公开发表的论文及获奖情况

致谢

研究生履历