王 龍

(海軍士官學校二系，安徽 蚌埠 233012)

0 前言

某型輔助鍋爐廣泛應用于各種艦船上，掌握該型輔助鍋爐的結構及工作原理、熟練掌握其操作使用、維護保養(yǎng)方法是鍋爐管理人員所必備的能力。為了增強培訓效果、提高培訓質(zhì)量，研制開發(fā)“某型船舶輔助鍋爐訓練模擬系統(tǒng)”。該訓練模擬系統(tǒng)分為硬件部分和軟件部分。

硬件部分包括一臺模擬計算機、兩塊液晶顯示器、一臺帶模擬操作面板的操作柜等等。其中操作面板和模擬計算機是核心部件，兩者的通信通過單片機來實現(xiàn)。操作面板上布置有指示燈、報警蜂鳴器、操作按鈕、操作旋鈕等，與該型船用輔助鍋爐的按鈕數(shù)目和功能相同。具體見圖1～3所示。

軟件部分為三維虛擬設計，在此不再贅述。

1 實現(xiàn)功能

模擬操作面板上指示燈、按鈕、旋鈕通過單片技術進行開發(fā)，其實現(xiàn)的功能如下所示：

1) 控制箱內(nèi)電源接通后，“電源”指示燈亮。

2) “啟動/復位”按鈕：在啟動鍋爐之前，第一次按下“啟動/復位”按鈕是執(zhí)行復位功能，執(zhí)行復位功能后，聲光報警系統(tǒng)恢復到初始狀態(tài)；再一次按下“啟動/復位”按鈕才執(zhí)行啟動功能，此時“燃燒器控制”、“水泵Ⅰ控制”、“水泵Ⅱ控制”才接通電源，處于等待狀態(tài)。

3) “停止”按鈕：此按鈕按下后，強行停止工作！“燃燒器控制”、“水泵Ⅰ控制”、“水泵Ⅱ控制”斷電。

4) “報警測試”按鈕：此按鈕按下后，聲光報警。具體為：“報警器”喇叭發(fā)出報警聲；“高水位”指示燈、“低水位”指示燈、“過低水位”指示燈、“蒸汽壓力高”指示燈、“空氣壓力低”指示燈、“火焰故障”指示燈等6個紅色指示燈閃爍。

圖2 按鈕布置圖

圖3 旋鈕布置圖

5) “消音”按鈕：按下此按鈕，“報警器”喇叭停止發(fā)出報警聲。

6) “燃燒器控制”旋鈕：總體分三個工作狀態(tài)“自動”、“停止”、“手動”。

◆ 處于“自動”狀態(tài)時：“風機”指示燈和“自動運行”指示燈亮，演示風機運轉動畫，而且“高水位”指示燈、“正常水位”指示燈、“低水位”指示燈、“過低水位”指示燈根據(jù)水位情況相應的指示燈亮，在虛擬訓練系統(tǒng)中，演示鍋爐水位的相應情況。如果水位異常，則需要排除故障，如果水位正常，則鍋爐自動掃氣30 s。然后“噴嘴1”指示燈亮，進入點火狀態(tài)，點火時間不超過6 s，火點著后，進行1 min的小火燃燒，演示鍋爐的小火燃燒動畫，然后再進入大火燃燒，演示鍋爐的大火燃燒動畫，此時“噴嘴1”指示燈和“噴嘴2”指示燈都亮。如果點火時間超過6 s未點著火，則進行聲光報警，“火焰故障”指示燈亮，“報警器”喇叭報警，直到人工干預。

◆ 處于“停止”狀態(tài)時，燃燒器處于停止狀態(tài)，停止噴油燃燒。

◆ 在“手動”狀態(tài)時，“自動運行”指示燈不亮。“手動”狀態(tài)有四個檔位，旋鈕處于任何一個檔位，“風機”指示燈都亮，演示風機運轉動畫。處于“掃氣”檔位時，進行掃風，掃風時間超過30 s后，旋鈕旋至“點火”，鍋爐進行點火，“噴嘴1”指示燈亮，點火時間超過6 s后，立即將旋鈕旋至“掃氣”，再進行30 s掃氣，然后再重新點火，在該過程中，無聲光報警。如果6 s內(nèi)，點火成功，則旋鈕旋至“小火”，演示鍋爐的小火燃燒動畫，在小火狀態(tài)燃燒1 min，而后，旋鈕旋至“大火”，此時，“噴嘴1”指示燈和“噴嘴2”指示燈都亮，進行大火燃燒，演示鍋爐的大火燃燒動畫。

7) “水泵Ⅰ控制”旋鈕和“水泵Ⅱ控制”旋鈕作用如下：

◆ 當水泵Ⅰ運轉供水時，“水泵Ⅰ”指示燈亮，演示水泵Ⅰ向鍋爐供水動畫；當水泵Ⅱ運轉供水時，“水泵Ⅱ”指示燈亮，演示水泵Ⅱ向鍋爐供水動畫。

◆ 處于“備用”檔位時，相應的水泵為備用泵，當備用啟動供水時，“備用泵起動”指示燈亮，演示備用啟動供水動畫；

◆ 處于“自動”檔位時，水泵根據(jù)水位自動供水，同時演示水泵供水的動畫；

◆處于“手動”檔位時，水泵立即向鍋爐供水，同時演示水泵供水的動畫。

2 技術實現(xiàn)

2.1 線路連接

在該模擬器硬件設計中，關鍵部分是控制面板的按鈕、旋鈕、指示燈等各元件與電腦的通信設計。在控制柜中的按鈕及其布置如圖1～3所示?？刂泼姘甯髟ㄟ^單片機RS232通信協(xié)議進行。單片機控制原理(部分)如圖4所示。

2.2 單片機RS232通信協(xié)議

1) 通信方式：異步通信；波特率：2400；奇偶校驗：無。

圖4 單片機控制原理圖

2) 下位機發(fā)送數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)發(fā)送格式：

第一個字節(jié)第二個字節(jié)第三個字節(jié)第四個字節(jié)

第一個字節(jié)的0位固定為“1”，作為數(shù)據(jù)發(fā)送起始位，第四個字節(jié)為校驗位，固定值為“0x20”，如校驗失敗，上位機發(fā)送字節(jié)“0x77”，下位機將重發(fā)數(shù)據(jù)。1-3字節(jié)的每位定義見表1。

表1 下位機發(fā)送數(shù)據(jù)的第1～3字節(jié)定義

3) 下位機接受數(shù)據(jù)

接受數(shù)據(jù)格式：

第一個字節(jié)第二個字節(jié)第三個字節(jié)第四個字節(jié)

第一個字節(jié)的0位固定為“1” 作為數(shù)據(jù)接受起始位，第二、三字節(jié)的“0”位固定為“0”。第四個字節(jié)為校驗位，固定值為“0x20”，如校驗失敗，下位機發(fā)送字節(jié)“0x77”，向上位機申請重發(fā)數(shù)據(jù)。1-3字節(jié)的每位定義見表2。

表2 下位機接收數(shù)據(jù)的第1～3字節(jié)定義

3 結束語

利用單片機技術開發(fā)出“某型船舶輔助鍋爐訓練模擬系統(tǒng)”的操作控制面板，使得該操作控制面板功能與船舶實際使用的裝備的功能完全一致，從而在技能訓練中貼近實裝，大大提高實訓效果、勝任崗位要求。