基于光纤网络的动力装置监控系统的研究
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摘要
随着科学技术的高速发展，计算机的应用日益广泛。在船用动力装置监控领域，应用计算机对装置进行运行监测与控制，是船用动力装置自动化的一个重要发展趋势。它可以在很大程度上提高了装置控制的可靠性，减少事故发生率，降低运行人员的劳动强度，并且可以改善装置的动态响应特性，使装置始终处于最佳运行状态。综合监控系统通过与装置测量系统、控制执行系统及安全保护系统相联，对装置自动进行数据处理、控制与调节、安全保护等项工作，具有重要的工程实际意义。
由于对实际动力装置进行操作条件不具备，因而是以蒸汽发生器的仿真模型来代替实际动力装置作为控制对象，通过仿真系统对实际动力装置的模拟仿真，从而实现对动力装置的模拟监控功能。
由于所研究的动力装置监控系统是基于光纤网络的，因而首先进行动力装置监控系统局域网的安装和调试工作，在此基础上编制了基于Socket套接字的网络通信程序，同时为了增加数据的传输量，对数据采用了以进制转换为基础的数据压缩技术，使其在单位时间中传输的数据大大增加。
监控系统除了对对象进行监视外还要进行控制，为了对蒸汽发生器进行控制，根据蒸汽发生器的特性和要求设计了一个基于模糊数学的自组织模糊控制器，并在此基础上实现了仿真，仿真结果表明，模糊控制比串级PID控制效果更好。
最后，完成了整个动力装置监控系统软件的设计，实现了对动力装置蒸汽发生器的监视和控制，整个监控软件采用了VC++编程，其界面直观、可视性强、便于操作。
With the development of the science, the computer is used widely. in the power plant of ship, it is a main trend that the computer is used to monitor and control the power plant, it can develop the credibility of the device controlling, reduce the accident, lower the work intension, improve the dynamic response attribute, make the device in best state in all time, working with the measure system, control and implement system, safety system, integration monitoring and controlling system can deal with the data, control and adjust the object, it is very important in the engineering.
Because the condition of controlling the actual power-plant is not available, so a emulation-program of the steam generator is used to simulate the actual power-plant, on the base of this, a emulation-control is finished.
First, the part network of the power plant monitoring and controlling system is built and adjust, then the monitoring and controlling system is connect with the ship power plant simulate system, through the simulation, it can achieve the emulation- control.
A network communication program base on the Socket is developed, at the same time, in order to increase the speed of transmission and reduce the collision and block in the network, the way of data compressing base on garrison is used, it can transmit more data than before.In order to control the steam generator, a self-adductive fuzzy controller is designed basis of the attribute and requirement of the steam generator, and finishes the simulation of the controlling, the result of the fuzzy controller is better than that's PID controller.
At last, the software of the power plant monitoring and controlling system is programmed, it can monitor and control the power plant well, the integrating software is in good visualize and can be manipulated easily.
由于对实际动力装置进行操作条件不具备，因而是以蒸汽发生器的仿真模型来代替实际动力装置作为控制对象，通过仿真系统对实际动力装置的模拟仿真，从而实现对动力装置的模拟监控功能。
由于所研究的动力装置监控系统是基于光纤网络的，因而首先进行动力装置监控系统局域网的安装和调试工作，在此基础上编制了基于Socket套接字的网络通信程序，同时为了增加数据的传输量，对数据采用了以进制转换为基础的数据压缩技术，使其在单位时间中传输的数据大大增加。
监控系统除了对对象进行监视外还要进行控制，为了对蒸汽发生器进行控制，根据蒸汽发生器的特性和要求设计了一个基于模糊数学的自组织模糊控制器，并在此基础上实现了仿真，仿真结果表明，模糊控制比串级PID控制效果更好。
最后，完成了整个动力装置监控系统软件的设计，实现了对动力装置蒸汽发生器的监视和控制，整个监控软件采用了VC++编程，其界面直观、可视性强、便于操作。
With the development of the science, the computer is used widely. in the power plant of ship, it is a main trend that the computer is used to monitor and control the power plant, it can develop the credibility of the device controlling, reduce the accident, lower the work intension, improve the dynamic response attribute, make the device in best state in all time, working with the measure system, control and implement system, safety system, integration monitoring and controlling system can deal with the data, control and adjust the object, it is very important in the engineering.
Because the condition of controlling the actual power-plant is not available, so a emulation-program of the steam generator is used to simulate the actual power-plant, on the base of this, a emulation-control is finished.
First, the part network of the power plant monitoring and controlling system is built and adjust, then the monitoring and controlling system is connect with the ship power plant simulate system, through the simulation, it can achieve the emulation- control.
A network communication program base on the Socket is developed, at the same time, in order to increase the speed of transmission and reduce the collision and block in the network, the way of data compressing base on garrison is used, it can transmit more data than before.In order to control the steam generator, a self-adductive fuzzy controller is designed basis of the attribute and requirement of the steam generator, and finishes the simulation of the controlling, the result of the fuzzy controller is better than that's PID controller.
At last, the software of the power plant monitoring and controlling system is programmed, it can monitor and control the power plant well, the integrating software is in good visualize and can be manipulated easily.
引文
[1]陈众，方璐，李楠．VC 环境下小型监控软件的开发．计算机自动测量与控制 2000．8(5)：13—15页
[2]刘永葆，邓淑珍．计算机监控技术在舰用燃气轮机中的应用．计算机自动测量与控制．2000．8(6)：23—24页
[3]陈德娟，直流蒸汽发生器的控制系统设计与仿真，哈尔滨工程大学工学硕士亡学位论文 2001．3：9—10页，16—23页，
[4]王璐璐，章百里．控制网络与控制网络系统．世界仪表与自动化．第二卷第一期：31—34页
[5]崔志明，陈建明．网络控制方法和性能的提高．微机发展1999年第一期：53—55页
[6]金伟，李芬，高军．光纤通信技术及其在远程监控系统中的应用．基础自动化，1999年第6卷第2期：77—79页
[7]徐春辉，徐向东．张志军“电厂煤粉锅炉计算机监控系统的研制”发电设备 1999．1：54—57页
[8]王景义，沈庆文．燃机 Mark V 遥控监控系统．热能动力工程．第15卷(总第85期)：23—24页
[9]刘坚，吴钢．舰用监控装置的最新技术—MCS—5监控系统．海军工程学院学报，1998年第4期：68—71页
[10]曹宁，冯忠义．基于客户/服务模式的 Socket 网络编程．计算机工程，第25卷第2期：83—86页
[11]李南方．网络通信接口——Windows Socket 及其应用．武钢职工大学学报，第12卷第1期：6—9页
[12]孙牧，汪齐贤．网络环境下几种流行的编程方式．计算机系统应用．1998年第11期：51—54页
[13]赵志诚，徐玉斌．基于C／S模式的 Winsock 网络通信程序的开发．计算机工程 第26卷第4期：65—68页
[14]贺鹏，吴海涛．一种用于 Socket 传输的数据紧缩技术．武汉水利电力大学(宜昌)学报．第20卷，第2期，1998年6月：23—26页
[15]张萍，祁立学．用VC实现全屏显示，电脑编程与维护．1998年第5期
[16]陆宏伟．MFC 程序中类之间变量的互相访问．电脑编程与维护．1999年第2期：93—94页
[17]董国亮．用VC实现的实时曲线的改进，电脑编程与维护．2000年第3期
[18]赵国光．《船舶动力装置自动化》上海交通大学出版社 1993：23—24页
[19]郭人俊．马昌文等．核电厂中的模糊控制，核动力工程．1996，17(1)：17—21页
[20]余永权，曾碧．单片机模糊逻辑控制．北京航空航天大学出版社．1995，204—239页
[21]李士勇，模糊控制、神经控制和智能控制论．哈尔滨工业大学出版社．1998
[22]何平，王鸿绪．模糊控制器的设计与应用．科学出版社．1997，2—8页
[23]孙福泰．核动力设备．哈尔滨工程大学出版社．1994
[24]王兆祥，刘国健，储嘉康．船舶核动力装置原理与设计．国防工业出版社．1980，45—52页
[25]Kate Gregory.Visual c~(++)5 开发使用手册．康博创作室．机械工业出版社．1998
[26]孙旭霞，李生民，林魁明．模糊控制在温控系统中的应用．自动化与仪表．15(3)：27—31页
[27]张文修，梁广锡．模糊控制与系统．西安交通大学出版社．1998，13—15。
[28]谢宋和，甘勇．模糊控制系统设计与应用实例．电子工业出版社．1999，17—19页。
[29]孙增圻．智能控制理论与技术。清化大学出版社。1992，79—81页，107—112页
[30]窦振中．模糊逻辑控制技术．北京航空航天大学出版社．1995，152—155页
[31]张增科．模糊数学在自动化技术中的应用．清化大学出版社．1997，169—178页
[32]熊光楞，肖田元，张燕云连续系统仿真与离散事件系统仿真．清化大学出版社．1991，23—25页。
[33]胡寿松．自动控制原理，国防工业出版社．1994，1—14页
[34]章正斌，吴汝善，于健．．模糊控制工程．重庆大学出版社．1995，129-155页
[35]易继锴，侯媛彬．智能控制技术．北京工业大学出版社。170—216页
[36]熊健，付龙舟．核蒸汽发生器建模及其仿真．《核科学与工程》1989年3月，第20卷第1期：25—42页
[37]陈中义，赵福宇．负荷跟踪中直流蒸汽发生器的动态特性仿真计算．核动力工程，1999年2月，第20卷第1期：55-58页
[38]Application of a fuzzy learning algorithm to nuclear steam generator level control. Gee Yong Park and Poong Hyun Seong: 36-38P
[39]Yeuk Fai Ho, Hideyoshi Masuda, Hiroshi Oda, and Lawreence W. Stark , Distributed Control For Tele-Operations IEEE/ASME transactions onmechatronics, vol. 5, no. 2. june 2000: 67-73P
[40]Matteo Bertocco, Franco Ferraris, Carlo Offeli, and Marco Parvis,A Client-server Architecture for Distributed Measurement Systems,IEEE Transations on instrumentation and measurement, vol. 47, no. 5,october 1998: 316-318P
[41]王广伟，李维钊．用多线程技术实现 Winsock 网络编程．微电脑应用，2000年第16卷第5期：33—37页
[42]John E.Swanke Visual C++ MFC 扩展编程实例，前导工作室译，机械工业出版社。53—54页
[43]《蒸汽发生器》编写组，蒸汽发生器，原子能出版社，1962，62-63页，112—114页
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