虚实结合船舶辅锅炉模拟训练系统

发布时间：2017-09-17 04:41

  本文关键词：虚实结合船舶辅锅炉模拟训练系统

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【摘要】：轮机模拟器的培训作为船员培训的重要项目之一。目前,船舶轮机模拟器还停留在第一代和第二代船舶模拟器上,其主要形式是单纯以硬件为主或者单纯的以虚拟的几何模型和数学模型为主的轮机模拟器。若采用纯物理模块则其表现形式不够,看不到对象,若采用虚拟的几何和数学模型,则缺少代入感,培训效果不理想,很多情况下也无法满足海事培训的一些实际功能。以船舶辅锅炉培训为例,若无实物对象,则不可能达到培训效果,仅是空谈理论。若硬件上采用真实锅炉作为教学培训仪器几乎是不可能。从锅炉的启动到完全加热蒸汽至少需要两小时,无法达到教学的效果和目的,同时锅炉的维护保养也需要消耗大量人力和物力,在操作过程中也可能会存在安全事故。因此,作为第三代轮机模拟器,本研究以船用立式针形管蒸汽辅锅炉作为研究对象,采用虚拟现实技术和PLC控制技术,创造性的使用物理的控制盘台控制三维几何模型的船舶辅锅炉,即虚实结合的船舶锅炉模拟训练系统,达到节约成本、增加实训效果、增强安全性的目的。此研究具备很强的创造性和实用性。论文的主要内容是以轮机学院已有的三维辅锅炉模型模拟真实的锅炉,以国产PLC作为控制盘台,以组态软件为辅助开发工具,设计锅炉模拟训练的教师工作站模块,使用C#编写物理控制盘台与船舶三维虚拟辅锅炉的通信程序。整个系统的硬件配置灵活、成本低,可靠性高,实用性好,技术先进,符合“STCW78/95”公约马尼拉修正案对船舶轮机员的培训要求。
【关键词】：虚拟现实 船舶辅锅炉 可编程控制器 船舶模拟器 组态软件 MODBUS通信 串口通信
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-12
• 1.1 课题研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外发展现状9-10
• 1.2.1 轮机模拟器研究现状9
• 1.2.2 锅炉模拟器的现状9-10
• 1.3 主要内容及创新点10-11
• 1.3.1 本研究主要内容10-11
• 1.3.2 系统的主要创新点11
• 1.4 论文结构11-12
• 第2章 虚实结合船舶辅锅炉模拟训练系统总体设计12-19
• 2.1 锅炉系统的介绍12-14
• 2.1.1 锅炉本体和附属装置12-13
• 2.1.2 辅锅炉系统及附属装置13-14
• 2.2 锅炉自动化系统设计14-16
• 2.2.1 水位自动控制14-15
• 2.2.2 燃烧自动控制15-16
• 2.2.3 锅炉自动保护设计16
• 2.3 锅炉的操作评估设计16-19
• 2.3.1 锅炉在正常情况下的操作17
• 2.3.2 故障评估设置17-19
• 第3章 教师工作站模块的设计19-27
• 3.1 软件开发环境介绍19-20
• 3.2 组态王软件设计20-27
• 3.2.1 锅炉故障设置系统的设计20-21
• 3.2.2 设计二维管路系统21-22
• 3.2.3 设计锅炉实时监控系统22-23
• 3.2.4 教师工作站与PLC以及三维锅炉通信的实现23-25
• 3.2.5 定义动画连接25-27
• 第4章 锅炉控制盘台设计27-35
• 4.1 开发工具的介绍27
• 4.2 锅炉控制盘台的硬件设计27-30
• 4.2.1 三维锅炉的界面设计27-28
• 4.2.2 PLC控制器选型及I/O配置28-30
• 4.3 锅炉控制盘台的软件设计30-35
• 4.3.1 组态PLC30-31
• 4.3.2 模拟量信号处理31-32
• 4.3.3 I/0 地址设定32-33
• 4.3.4 通讯程序设计33
• 4.3.5 锅炉模拟器控制程序的设计33-35
• 第5章 虚实结合船舶辅锅炉训练系统的实现35-44
• 5.1 软件开发环境介绍35-36
• 5.2 三维虚拟锅炉的实现36-37
• 5.3 物理盘台与三维锅炉通信的实现37-44
• 5.3.1 串口通信的实现37-39
• 5.3.2 Modbus通信的实现39-42
• 5.3.3 物理盘台对三维虚拟锅炉控制的实现42-44
• 第6章 总结与展望44-45
• 6.1 总结44
• 6.2 展望44-45
• 致谢45-46
• 参考文献46-47
• 在学期间发表的学术论文情况47

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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2 赵兴;油轮辅锅炉自动控制系统设计与研究[D];大连海事大学;2008年

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本文编号：867325