CN102486642A - 一种工程船综合航迹定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明保护一种工程船综合航迹定位系统。包括控制计算机、交换机、艏PLC、动力定位PLC、工程作业PLC、多串口通讯卡、PROFIBUS通讯卡、电罗经、DGPS、风向风速仪、运动单元和工程作业显示系统。动力定位PLC与艏PLC、工程作业PLC通过网络交换机连接，每个PLC都有一个唯一的IP地址；电罗经、DGPS、风向风速仪、运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接；PLC通过PROFIBUS通讯卡与控制计算机连接；控制计算机与工程作业显示系统通过网络交换机连接；PLC与控制计算机采用DP协议实现一对一通讯。该系统满足了工程船综合航迹定位系统的控制要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制系统，尤其是一种工程船综合航迹定位系统。
背景技术
工程船在海上航行，要对其艏向、轨迹和位置进行控制。工程船在海上作业时，必须能够定位在海上某一具体的经纬度。海上有风和浪影响工程船的定位，有船舶自身作业力影响工程船的定位。工程船能否精确定位，对作业的准确度、作业成本等问题起着至关重要的作用。工程船综合航迹定位系统是闭环的控制系统，其功能是能不断地检测出工程船的实际位置与目标位置的偏差，再根据外界的风和浪等扰动力的影响，计算出使船舶恢复到目标位置所需动力的大小，并对船舶上各推力器进行推力分配，使各推力器产生相应的推力，使工程船能在海平面上保持作业所要求的某一具体经纬度。目前，工程船综合航迹定位系统在我国还是空白，本发明填补了这一空白。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的，它包括控制计算机、交换机-1、交换机-2、交换机-3、交换机-4、、艏PLC、动力定位PLC、工程作业PLC、多串口通讯卡、PROFIBUS通讯卡、电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元和工程作业显示系统；所述各部分连接成一个工程船综合航迹定位系统，以实现对工程船的位置、艏向和轨迹控制。所述动力定位PLC用于实现对动力定位系统硬连线设备的输入输出控制，如主推进控制、舵机控制；艏PLC、动力定位PLC、工程作业PLC通过网络交换机构成环形网络；动力定位PLC与控制计算机通过PROFIBUS通讯卡连接，PROFIBUS通讯卡插入控制计算机主板的PCI插槽；所述电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接，多串口通讯卡插入控制计算机主板的PCI插槽；所述控制计算机与工程作业显示系统通过网络交换机-4连接。
有益效果：采用上述工程船综合航迹定位系统，PLC环形网络提高了系统的可靠性，各个交换机连接构成网络，某个网络节点中的交换机或某段线缆发生故障，不会影响到其他网络节点的通讯。PLC与控制计算机通过PROFIBUS通讯卡连接采用DP协议实现一对一的连接，避免了通讯询问，和通过交换机连接采用TCP/IP协议相比较，提高了通讯速率。电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接，采用RS-422接口和NEMA0183协议，实现了工程船综合航迹定位系统与多种传感器的连接，能提高通讯速率，节约成本。工程船综合航迹定位系统所需的其它信息通过艏PLC和工程作业PLC直接送至动力定位系统PLC，避免了线缆的冗余，提高了系统的灵活性和可靠性。
附图说明
图1为本发明工程船综合航迹定位系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的说明。
如图1所示，本发明采用了四种类型网络。
网络(1)负责采集电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元的信息，该网络采用工业级多串口通讯卡，多串口卡插入控制计算机的PCI插槽，各个传感器采用屏蔽双绞线分别连接多串口卡的各个串口，通讯接口为RS-422，通讯协议为NEMA 0183。采用MOXA CP118EL多串口卡，该多串口卡能连接8路RS-232/RS-422/RS-485信号、各个串口可支持高达921.6
Kbps的通信速率、芯片内建128字节的FIFO以及芯片内建H/W，S/W流控功能，每个串口的的通讯方式和通讯速率可按照需求单独设置。
网络(2)之间采用工业级交换机构成环形网络，交换机之间通过多模光纤连接，工业交换机采用SiemensX204-2，X204-2带宽为100Mb，有4个RJ-45接口，RJ45接口为10Mb/100Mb自适应，2组光纤接口，管理型，有独立IP，DC24V双路供电，有报警输出，导轨安装，工作温度为-10℃——60℃。每套PLC的CP443通讯模块采用超5类屏蔽双绞线连接一个独立的交换机，每套PLC有一个独立的IP地址，PLC之间的通讯接口为RJ45，通讯协议为TCP/IP。工程船综合航迹定位系统需要的艏PLC和工程作业PLC数据，通过网络(2)传送到动力定位PLC，动力定位PLC通过网络(3)传送到控制计算机，控制计算机控制工程作业状态时，先通过网络(3)传送到动力定位PLC，然后通过网络(2)传送到工程作业PLC，实现对工程作业状态的控制。
网络(3)负责控制计算机与PLC的数据交换，执行数据的发送和指令的接收。控制计算机接收动力定位PLC反馈的状态数据，并向动力定位PLC发出控制指令。动力定位PLC采用同轴电缆与CP5611 PROFIBUS通讯卡连接，CP5611插入控制计算机的PCI插槽，采用DP协议，通讯率可以达到19.2Mbps。此通讯采取一对一的方式，减少了询问时间，与TCP/IP相比具有通讯速率高和稳定的特点。
网络(4)负责系统与工程作业显示系统的数据交换，控制计算机从工程作业显示系统接收作业信息，通过交换机-4连接，工程作业显示系统与控制计算机的通讯接口为RJ45，通讯协议为TCP/IP。
数据交换特性：动力定位PLC到控制计算机的采样周期小于0.2s；DGPS数据到控制计算机的采集周期小于0.15s；电罗经数据到控制计算机的采集周期小于0.2s；控制计算机的控制指令到工程作业PLC和艏PLC的数据小于0.2s。
Claims (3)
1.一种工程船综合航迹定位系统，其特征在于，包括控制计算机、交换机-1、交换机-2、交换机-3、交换机-4、艏PLC、动力定位PLC、工程作业PLC、多串口通讯卡、PROFIBUS通讯卡、电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元和工程作业显示系统。
2.根据权利要求1所述的一种工程船综合航迹定位系统，其特征在于，动力定位PLC与艏PLC、工程作业PLC通过网络交换机连接，每个PLC都有一个唯一的IP地址；电罗经、DGPS1、DGPS2、风向风速仪、运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接；PLC通过PROFIBUS通讯卡与控制计算机连接；控制计算机与工程作业显示系统通过网络交换机-4连接。
3.根据权利要求1所述的一种工程船综合航迹定位系统，其特征在于，PLC与控制计算机采用DP协议实现一对一通讯。
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