基于矩陣控制編程的仿真同步表制造技術

本實用新型專利技術涉及培訓演示教具/船舶操作操作運行仿真技術領域，特別是一種基于矩陣控制編程的仿真同步表。一種基于矩陣控制編程的仿真同步表，包括依次連接的PLC控制模塊、單片機控制主電路和同步表表頭；PLC控制模塊包括相互連接的電源模塊、CPU、通訊模塊和輸入輸出模塊；單片機控制主電路包括單片機和電壓控制模塊，單片機和電壓控制模塊連接；電源模塊連接電壓控制模塊，輸入輸出模塊連接單片機。本實用新型專利技術節(jié)省了PLC輸出點資源，降低了仿真主配電板成本，使模擬器有廣闊的市場前景；仿真同步表的指示延時得到了很大改善，使電站模擬訓練更加逼真；采用模塊化設計，提高了仿真同步表的維護性，仿真主配電板的穩(wěn)定性也得到了增強。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及培訓演示教具/船舶操作操作運行仿真
，特別是一種基于矩陣控制編程的仿真同步表。
技術介紹
同步表作為船舶電站手動并車操作的關鍵部件，主要用于觀測待并發(fā)電機的輸出電壓與電網(wǎng)電壓的頻率差和相位差，其仿真的準確性將直接影響到船舶輪機模擬器的訓練效果。然而在目前情況下，基于單片機電路設計的船舶輪機模擬器電站仿真同步表有兩種型式:(I)采用S7-200PLC輸入輸出模塊直接驅動控制LED燈；(2)采用基于單片機作為核心的譯碼電路驅動控制LED燈。由于型式(I)占用輸入輸出點多，使其經(jīng)濟性大大降低，在信號傳輸?shù)目煽啃约皩崟r性等方面存在較大缺陷；型式(2)電路復雜，集成度不高，體積大，且程序設計不夠成熟。而通過微控制器MCU控制的同步表組成結構復雜，成本高，不適合與目前應用較普遍的基于PLC數(shù)據(jù)采集模塊的輪機模擬器進行直接通訊。
技術實現(xiàn)思路
本技術的目的是針對以上缺點，采用電子集成線路將仿真同步表模塊化，能夠與采用西門子S7-200系列PLC作為數(shù)據(jù)采集模塊的船舶輪機模擬器電站直接通訊，減少占用的輸入輸出點資源，靈敏度高、可靠性和實時性好，能夠有效解決現(xiàn)有仿真同步表在并車過程中存在延時，導致經(jīng)常并車失敗的問題?；谠撃康?，本技術采用的技術方案如下:一種基于矩陣控制編程的仿真同步表，包括依次連接的PLC控制模塊、單片機控制主電路和同步表表頭;所述PLC控制模塊包括相互連接的電源模塊、CPU、通訊模塊和輸入輸出模塊;所述單片機控制主電路包括單片機和電壓控制模塊，所述單片機和電壓控制模塊連接;所述電源模塊連接電壓控制模塊，所述輸入輸出模塊連接單片機?？?span style='display:none'>編程序控制器PLC連接單片機控制主電路，再通過矩陣式接線印刷電路連接表頭LED燈構成硬件系統(tǒng)，單片機控制主電路電源由PLC提供的24V電源經(jīng)降壓緩沖后提供。PLC內(nèi)置控制程序采用矩陣控制方式編程，將電站模型提供的數(shù)據(jù)經(jīng)過計算處理后驅動表頭LED燈的亮滅，模擬實船并車顯示效果。進一步地，所述仿真同步表表頭與實船LED燈式同步表外觀一致，由表盤、殼體和37個LED燈組成;所述LED燈包括36個紅色相差指示燈和I個綠色合閘指示燈，所述36個紅色相差指示燈均勻分布在表盤正面，用于顯示PLC控制模塊計算的頻率差和相位差信號。進一步地，所述綠色合閘指示燈設于所述表盤的正中12點處。進一步地，所述輸入輸出模塊包括數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。進一步地，所述PLC模塊采用西門子S7-200PLC。進一步地，所述單片機采用AT89C51單片機。進一步地，所述單片機控制電路與所述仿真同步表表頭LED燈之間通過矩陣式接線法連接。相比較現(xiàn)有技術，本技術具有的有益效果:(I)節(jié)省了 PLC輸出點資源，降低了仿真主配電板成本，使模擬器有更加廣闊的市場前景；(2)由于控制電路得到了簡化，且單片機芯片和LED的反應時間均為ns級，仿真同步表的指示延時得到了很大改善，使電站模擬訓練更加逼真；(3)采用模塊化設計，提高了仿真同步表的維護性，同時仿真主配電板的穩(wěn)定性也得到了增強。【附圖說明】圖1為本技術結構不意圖?！揪唧w實施方式】下面結合實施例以及附圖對本技術作進一步描述。一種基于矩陣控制編程的仿真同步表，包括依次連接的PLC控制模塊、單片機控制主電路和同步表表頭;所述PLC控制模塊包括相互連接的電源模塊、CPU、通訊模塊和輸入輸出模塊;所述單片機控制主電路包括單片機和電壓控制模塊，所述單片機和電壓控制模塊連接;所述電源模塊連接電壓控制模塊，所述輸入輸出模塊連接單片機;所述單片機控制主電路通過矩陣式接線印刷電路連接仿真同步表表頭;所述仿真同步表表頭與實船LED燈式同步表外觀一致，由表盤、殼體和37個LED燈組成;所述LED燈包括36個紅色相差指示燈和I個綠色合閘指示燈，所述36個紅色相差指示燈均勻分布在表盤正面，用于顯示PLC控制模塊計算的頻率差和相位差信號;所述綠色合閘指示燈設于所述表盤的正中12點處;所述輸入輸出模塊包括數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。所述PLC模塊采用西門子S7-200PLC，所述單片機采用AT89C51單片機。各模塊的詳細功能如下:同步表表頭 仿真同步表表頭與實船LED燈式同步表外觀一致，由表盤、殼體和37個LED燈組成。表盤正面均勻分布有36個紅色相差指示燈，正中12點鐘處設有“SYNC”綠色合閘指示燈，用于顯示PLC控制模塊計算的頻率差和相位差信號。點亮的LED燈角度表示了相位差，LED燈產(chǎn)生的燈光旋轉速度和方向表示了待并機與電網(wǎng)的頻差大小和方向。單片機控制主電路控制主電路包括一個AT89C51單片機和電壓控制模塊，連接在PLC輸出端與同步表LED之間。PLC中的控制程序采用矩陣控制方式，輸出信號通過單片機直接驅動LED，根據(jù)頻率差的大小和方向以相應速度和方向依次點亮。PLC控制模塊應用本技術所述仿真同步表的輪機模擬器采用的是基于西門子S7-200PLC的數(shù)據(jù)采集模塊，因此，該同步表的控制模塊與主配電板數(shù)據(jù)采集模塊是同一模塊，無需單獨配置，經(jīng)濟性好，包括電源模塊、CPU模塊、網(wǎng)絡通訊模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊。為控制同步表正確顯示頻差大小和方向，需在PLC內(nèi)預置相關控制程序。PLC的V區(qū)中預先設置好的程序，當有待并機組需并入電網(wǎng)時，通過PLC程序中的數(shù)學運算，得到待并機電壓與電網(wǎng)電壓之間的相位差和頻率差對應的數(shù)字量，通過PLC數(shù)字量輸出模塊輸出給AT89C51單片機，進而以相應速度和方向驅動LED燈點亮。最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本技術而并非限制本技術所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本技術已進行了詳細的說明，一切不脫離本技術的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本技術的權利要求范圍中?！局鳈囗棥?.一種基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:包括依次連接的PLC控制模塊、單片機控制主電路和同步表表頭;所述PLC控制模塊包括相互連接的電源模塊、CPU、通訊模塊和輸入輸出模塊;所述單片機控制主電路包括單片機和電壓控制模塊，所述單片機和電壓控制模塊連接;所述電源模塊連接電壓控制模塊，所述輸入輸出模塊連接單片機。2.根據(jù)權利要求1所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述仿真同步表表頭與實船LED燈式同步表外觀一致，由表盤、殼體和37個LED燈組成;所述LED燈包括36個紅色相差指示燈和I個綠色合閘指示燈，所述36個紅色相差指示燈均勻分布在表盤正面，用于顯示PLC控制模塊計算的頻率差和相位差信號。3.根據(jù)權利要求2所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述綠色合閘指示燈設于所述表盤的正中12點處。4.根據(jù)權利要求1所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述輸入輸出模塊包括數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入輸出模塊。5.根據(jù)權利要求1所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述PLC模塊采用西門子S7-200PLC。6.根據(jù)權利要求1所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述單片機采用AT89C51單片機。7.根據(jù)權利要求1所述的基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于:所述單片本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于矩陣控制編程的仿真同步表，其特征在于：包括依次連接的PLC控制模塊、單片機控制主電路和同步表表頭；所述PLC控制模塊包括相互連接的電源模塊、CPU、通訊模塊和輸入輸出模塊；所述單片機控制主電路包括單片機和電壓控制模塊，所述單片機和電壓控制模塊連接；所述電源模塊連接電壓控制模塊，所述輸入輸出模塊連接單片機。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：任長合，張紹麒，謝小平，沈軍，高龍崗，曹在陽，
申請(專利權)人：中國人民解放軍鎮(zhèn)江船艇學院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32