1.1目的及意义

随着现代船舶技术的不断发展和国际海事组织要求的不断提高，船用空气调节系统逐渐成为各类船舶不可或缺的一部分。通过调节船舶舱室的温度和湿度等，营造适宜的空气环境，有利于各种设备的正常运转，同时也能为船员在船期间提供舒适的生活环境。由于船用空调设备不断向功能多样化，操作复杂化的方向发展，对船员相关技能的培训也要在形式上不断创新。船用空调设备结构紧凑，操作空间狭小，不易进行人工监控与操作。在具体的学习、培训过程中，基于组态软件设计船用空调仿真控制系统，可以最大程度模拟船舶空调设备的现场情况，避免上述实物教学过程中所存在的种种限制，使相关教学变得更加生动、形象。

在逐步迈向智能制造和精益制造的进程中，工业设备需要更方便快捷的智能化、自动化、虚拟化的操作控制系统。同时，计算机软件系统的发展和硬件设备的升级，使得计算机控制系统越来越多地应用于工业设备的监控和管理方面。组态软件也借此不断完善，展现出其独特的优势。另一方面，物联网不断普及，对各种设备的通信与管理要求逐渐提高。多种多样的嵌入式组态软件与计算机控制系统的结合也使得组态技术的应用范围越来越广。组态软件（SCADA）在国内尚没有明确的定义，其全称为组态监控软件系统软件。组态 （ configuration ）有设置、配置等含义，就是模块的任意组合。监控（Supervisory Control）可理解为监视和控制的结合。简单来说，用户可以根据具体情况，以类似拼图的简单方式来组合出自己所需要的特定功能。从而实现对工业设备或生产过程的监视、控制和分析管理。

本系统能较好实现仿真功能，使模拟操作可视化。同时也能根据具体设备随时进行调整，以达到较高水平的仿真性、通用性。在不连接具体空调设备，断开软硬件通信的情况下，本仿真系统可实现教学演示功能，用户在MCGS软件运行环境界面内加载本系统，系统将以动画演示的形式展现不同工况下空调的工作过程。演示过程生动形象，有利于理解和掌握空调系统工作原理，为设计、维护人员对船用空调系统分析与优化提供帮助。此外，由于船舶自动化程度的不断提高，以及船舶空调设备复杂程度的提高，对船员和在校学生的系统培训显得尤为重要。针对航海类院校相关专业的教学安排，本设计可代替实际船舶空调系统，起到传统教学方式不能比拟的作用，不仅节约教学资源，减少教学设备维护工作量，还能减少学生实习过程中不当操作带来的危险。

1.2现状分析

系统模拟仿真技术现已应用于大多数工业领域。根据其仿真方式不同，可分为物理、半实物和数学仿真。其中，由于计算机技术的不断更新和发展，数学仿真占据了仿真技术的主导地位。基于组态软件的数学仿真，借助计算机系统可轻松实现仿真和模拟的目的，目前已成为工业控制中的主要研究技术手段。同时，随着全球海运业的发展壮大，对船员在设备原理的掌握程度和设备运行的操作管理方面都有了更高的要求。模拟仿真技术的功能特性，使其越来越受到人们的重视。而模拟仿真系统在教学和培训中的应用也逐渐普及开来，越来越多的航海类高校和船舶行业相关机构加入到模拟仿真系统设计的行列，并在相关领域取得了一定研究成果。

1）国内研究现状

国内工业的发展起步较晚，对于空调设备的生产和研发技术也是在近十年才有了飞跃式的进步和突破，但更多的都是小型家用的空调设备。随着航运业的蓬勃发展，船员的海上生活条件也有了更高的标准，空调设备在船上也成为了必不可少的部分。船用空调不同于普通家用小型设备，其运行环境有很大不同，需求量没有家用空调大。因此，对船用空调设备的研究多集中在船舶设备及船舶辅机等企业，目前具有较成熟的技术体系。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。自2000年以来，国内监控组态软件产品、技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展。国内较成熟的组态品牌有：MCGS、三维力控、组态王KingView等。软件具有丰富的功能模块和良好的开放性。基于组态软件的空调仿真研究已开展多年，在建模、仿真研究方面已取得很大进展，如陈涛基于MCGS组态软件以及PLC的新风空调自动化系统的研究。而对于演示性的教学、培训用仿真设计，高春雪和卢清华分别进行过尝试和实际应用，取得了一定成效。大连海事大学轮机工程专业严浪涛对船用空调系统建模仿真进行过一定研究，此后，何治斌团队又进行了进一步探究，并在很大程度上应用于轮机模拟器。但基于MCGS组态软件，对船舶空调虚拟仿真控制系统的设计目前还没有过多研究，也没有实际应用范例。

2）国外研究现状