1．目的及意义
1、课题研究背景
船用锅炉是为推进船舶的蒸汽动力机械供应蒸汽的锅炉。船用锅炉与陆用锅炉不同，船用锅炉对外形、尺寸和重量有着严格的限制。在结构上，锅炉应能适应船舶摇摆、倾侧和冲击等航行条件。现代船舶航行对于船舶辅助设备大多以人工操作与管理为主，在工作中，对于操作人员的个人素质和专业知识水平要求较高，由于人为原因，设备的故障率大大提高。随着计算机技术的发展，它几乎已逐渐覆盖全球所有行业，船舶行业也不例外。以计算机为主控系统的自动控制技术在船舶行业已经得到广泛的应用，近几年来，随着科技的发展，各行业开始注重人才的培养，船舶行业作为特殊行业，对于人才更为渴望，但在教学中大多只能以理论学习为主，实际操作由于设备和从业性质的原因总是不能尽善尽美，这使学员对于船舶设备的实际操作总是感到无力。以操作的模拟器或仿真系统，替代海员在海上的部分经历，是快速、有效地培养现代高级船员实操能力的有效手段，因此，建立船舶辅助设备的虚拟仿真系统的是目前解决教学实操问题的有力措施，也是目前的行业之所需。
2、国内外的研究现状分析
目前国内外大多船舶的机舱服务设备都是采用基于PLC的自动控制，相对于继电器控制系统而言，PLC具有体积小、组装灵活、可靠性高，适合恶劣环境下使用。PLC应用于船舶锅炉的监控系统中，能精确地实现对锅炉主要参数的监控、报警及测试，通过PLC的原理及编程流程，把实现船舶锅炉控制系统的主要参数进行整理与编写，达到最终实现锅炉的给水、扫气、点火、燃烧等过程的自动起停控制及对锅炉蒸汽压力自动控制、燃烧程序的自动控制、锅炉水位自动控制保护和报警。现在也有利用PLC技术建立虚拟仿真系统来实现模拟操作并且应用在教学上。国外近年还出现了一种新思维的控制技术。自1965年Zadeh教授模糊集理论，模糊控制技术得以迅速的发展并在工程中的到广泛应用。它具有其他控制方法不可替代的优点：其一是不需要被控对象的精确数学模型；其二是控制速度快、可靠性好；其三是模糊控制本身具有预测功能。模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法。针对锅炉这种具有非线性、参数不稳定、难以建立精确的数学模型的控制对象，结合模糊理论和PID控制器可实现对船用锅炉的蒸汽压力控制，这无疑是一种全新的控制技术。但是，近几年对于基于组态软件的船用辅锅炉的虚拟仿真系统的设计也是一种比较热门的研究技术之一，虽国内外都是将此技术与PLC技术集合在一起来做研究，却也说明了基于组态软件的研究前景是无限的。
3、目的及意义
船用辅助锅炉是远洋运输船的重要设备之一，它一般由锅筒（汽包）、水冷壁管、主炉管、蒸汽过热器、汽水管道等组成。在柴油动力船舶上，它产生的热蒸汽主要应用于加热燃油、滑油，驱动辅助设备和日常生活的取暖、热水、烘衣，还应用于动力设备的启停与正反转操作，但在实际操作中，我们对于锅炉的工作状态及运行参数不能直观的观察与记录，这将导致很多人为原因的故障产生，大大降低锅炉的工作寿命。所以对于具有高素养的优秀船员的需求也是船舶行业目前的紧缺。组态软件又称组态监控软件系统，它本身具有操作简单、可视性好、可维护性强的特点，采用基于组态软件的辅助锅炉虚拟仿真系统的设计能虚拟地对辅锅炉的工作状态与运行参数进行观察与控制，并且能通过直观数据得到辅助锅炉的相应的工作状态，还可以实时的对锅炉进行监测与自动调整，这不仅能用做替代非在船学员的部分海上经历，还能大幅提高学员的基本素养和专业的实操能力。不仅在经济上可以节约大量成本，还对船员的人身安全提供了极大保障。应用于教学中，实现对非在船学员的虚拟仿真培养，可极大的提高学员的专业素质与对船舶设备的实际认知能力。可以说，这对于推动船舶人才的专业化和能力的全面性的发展具有极大的意义。
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2. 研究的基本内容与方案

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1、研究的基本内容
本次课题是基于组态软件的虚拟仿真系统的设计，在自动化控制系统中这种控制方法是比较少却是较有效的，系统主要是用杰控组态软件的虚拟仿真模型建立来实现最终的虚拟仿真监测与控制，主要是对船舶辅锅炉的锅炉手动和自动操作、水位、燃烧时序、蒸汽压力等因素进行监测与自动控制控制，根据因素的变化对系统进行操作，利用组态软件自身所包含的脚本编写程序来完成数据的记录、报警、分析及控制功能，对锅炉温度、压力、汽包液位等参数进行了测量、报警及自动调节，并对汽包液位超低、蒸汽压力超高及出口水温超高进行了自动监测与保护，实现在虚拟系统中对锅炉运行状态的全面监测与控制。

本设计主要涉及如何使用组态软件设计一套船用辅锅炉虚拟仿真系统，选用北京杰控科技有限公司的FameView组态软件进行组态工作，建立一个全面的辅锅炉虚拟仿真系统，并实现锅炉的虚拟操作及锅炉的实时监控且记录相应的数据。

2、研究目标
（1）利用组态软件对锅炉控制时序、温度、压力、流量、汽包液位等参数进行控制。

（2）应用组态软件建立锅炉运行的虚拟仿真系统实时画面，阐述创建动态虚拟界面，并实现对其进行虚拟操作功能。

3、研究的技术方案和措施
（1）将所有I/O点的参数收集齐全，并填写表格，以备在监控组态软件上组态时使用。

（2）根据所使用的I/O设备的生产商、种类、型号、使用的通信接口类型，采用的通信协议，以便在定义I/O设备时做出准确选择。

（3）根据工艺过程绘制、设计画面结构和画面草图。

（4）按照第一步统计出的表格，建立实时数据库，正确组态各种变量参数。

（水位、压力、油温等）
（5）在实时数据库中建立实时数据库变量与I/O点的一一对应关系，即定义数据连接。

（6）根据第三步的画面结构和画面草图，组态每一幅静态的操作画面（主要是锅炉的主体和控制箱面板及一些辅助设备)。