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船舶电力推进仿真与监控

何少华  
【摘要】:最近随着电力半导体技术,交流调速理论,微机控制技术的迅速发展,数字通讯技术日渐成熟,使得船舶电力推进系统在机动性、可靠性、运行效率、推进功率等方面都有了突破性的进展,其应用范围不断扩大。本课题就是在武汉理工大学“轮机工程”国家重点学科建设中电力推进仿真实验室项目资助下,对船舶电力推进系统进行了半实物仿真和系统数字仿真的初步研究。 实验室建设的系统以电力推进系统为研究对象,一舷采用实物仿真,模拟实船航行中的各种工况和船舶操纵及系统保护的各项功能;另外一舷采用计算机仿真,可结合实物仿真指导数学建模,同时两舷均受能量管理仿真系统的统一管理。该系统既有数学的建模和仿真软件演示界面,又有半物理的实物动态仿真,具有实时性和可视性,而数学模型和仿真设备可提供高层次的仿真研究。 本文结合建成的系统重点分析了系统设计思路和组成。该系统利用西门子系列的产品:PLC、变频器、原动机和负载电机、变压器及操控盘台搭建了试验平台;利用Step7对PLC进行了编程,实现操作盘台的操控,速度的调节和变频器的设置,模拟实际船舶运行;用WinCC编制了监控界面,实时的检测系统的各状态,通过趋势图反映各运行状态的特性;结合WinCC和Step7设置了不同的实验,模拟螺旋桨的特性。解决了大型数值计算的PC与PLC之间和WinCC监控软件的数据通讯,用VC开发应用程序实现上传硬件盘台经PLC采集的数据到服务器,下达经模型程序运行的数据经WinCC后通过PLC到硬件设备。最后通过具体的测试试验模拟了实船在各种工况下运行,根据试验数据分析了系统的实时动态特性、稳定性、安全性。


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