NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG MÁY CHÍNH TÀU DN2000

Tóm tắt

Bài báo trình bày nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng hệ thống điều khiển máy chính tàu DN2000 phục vụ đào tạo, huấn luyện và từng bước làm chủ trang bị kỹ thuật cho lực lượng chấp pháp trên biển. Trên cơ sở đặc tính điều khiển chuẩn của hệ máy chính CAT 3516C, nhóm tác giả xây dựng mô hình HIL trên nền tảng Siemens TIA Portal, sử dụng PLC S7-1500, HMI và cơ sở dữ liệu SQL Server để tổ chức thu thập, xử lý và giám sát dữ liệu theo thời gian thực. Mô hình bao gồm các thuật toán điều khiển chuẩn bị máy, vào ly hợp, dừng máy, điều chỉnh tốc độ, đồng thời tích hợp các mô hình quá trình chính như nhiệt độ khí xả, áp suất dầu bôi trơn và động học bộ điều tốc. Kết quả so sánh giữa đặc tính chuẩn và đặc tính mô phỏng cho thấy mô hình bám sát quy luật điều khiển của hệ thống, với RMSE lần lượt là 1,325; 1,769; 0,666; và 0,282 đối với bốn đường đặc tính khảo sát; sai số cực đại đều nhỏ hơn 2,50. Các kết quả này khẳng định tính đúng đắn và khả năng ứng dụng của mô hình trong đào tạo, huấn luyện, thử nghiệm thuật toán và phát triển các hệ mô phỏng kỹ thuật chuyên sâu cho tàu DN2000.

Abstract

This paper presents the development of a simulation model for the DN2000 ship’s main engine control system to support training, technical familiarization, and progressive mastery of onboard equipment for maritime law enforcement forces. Based on the standard control characteristics of the CAT 3516C main engine, a hardware-in-the-loop (HIL) simulation model was developed on the Siemens TIA Portal platform using an S7-1500 PLC, HMI, and SQL Server for real-time data acquisition, processing, and monitoring. The proposed model incorporates key control algorithms for engine preparation, clutch engagement, engine shutdown, and speed regulation, together with major process models such as exhaust gas temperature, lubricating oil pressure, and governor dynamics. Simulation results show that the developed model closely follows the standard control characteristics of the actual system. The root mean square error (RMSE) values for the four evaluated characteristic curves are 1.325, 1.769, 0.666, and 0.282, respectively, while the maximum error remains below 2.50 for all cases. These results confirm the accuracy and applicability of the proposed model for training, control algorithm testing, and further development of advanced simulation systems for DN2000 ships.

Keywords: Simulation model, DN2000 main engine, main engine control system, TIA Portal, HIL, technical training.