CN103482051A - 一种船舶主机遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船舶主机遥控系统，包括控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分、数据采集通信处理部分，其中的数据采集通信处理部分分别与控制部分、安全部分、报警部分连接，该数据采集通信处理部分通过以太网通信接口与机舱检测报警系统连接，其中的控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分分别与主机及齿轮箱接线箱连接。本发明以控制器局域网技术为基础，采用模块化分布式控制方式，实现系统优良的操作性，高度的可靠性和友善的人机界面，系统通过检测主推进系统相关的压力、温度、速度以及运转状态等参数，运用单片机控制技术和逻辑算法程序，达到理想化控制主机转速、安全保护动作、直观显示参数和报警提示功能。

Description

一种船舶主机遥控系统

技术领域

 本发明涉及船舶自动化控制技术，尤其涉及一种船舶主机遥控系统。

背景技术

船舶主机遥控是离开机旁在驾驶台或集中控制室对主机进行远距离操纵的一种方式。在这种操纵方式中，不可能直接利用主机操纵机构本身的手柄或手轮来操纵主机，而必须在操纵部位（驾驶台或集中控制室）发出的操车信号与主机的执行机构之间设置一套综合的逻辑与控制回路。该回路包括组合逻辑回路、时序逻辑回路、反馈控制回路以及各种安全保护回路；主机遥控系统是轮机自动化的重要组成部分，是实现无人机舱的必备条件之一，主机遥控不仅能改善轮机管理人员的工作条件，改善船舶的操纵性能，而且还能提高船舶航行的安全性，以及主机工作的可靠性和经济性；主机遥控系统是轮机人员管理和使用自动化设备的重点和难点。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行有效创新。

发明内容

针对以上缺陷，本发明提供一种采用微机-电-气为技术手段设计的船舶主机遥控系统，以控制器局域网技术为基础，采用模块化分布式控制方式，实现系统优良的操作性，高度的可靠性和友善的人机界面，系统通过检测主推进系统相关的压力、温度、速度以及运转状态等参数，运用单片机控制技术和优化的逻辑算法程序，达到理想化的控制主机转速、安全保护动作、直观显示参数和报警提示等功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种船舶主机遥控系统，包括控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分、数据采集通信处理部分，其中的数据采集通信处理部分分别与控制部分、安全部分、报警部分连接，该数据采集通信处理部分通过以太网通信接口与机舱检测报警系统连接，其中的控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分分别与主机及齿轮箱接线箱连接；所述数据采集通信处理部分外部接有应急操纵部分并且与电源系统相接；位于驾驶室的控制部分与集控台内部控制部分相连接，前者的控制部分接有驾驶室航行记录仪，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁控制部分并且安装气控装置；位于驾驶室的安全部分与集控台内部安全部分相连接，后者则与电源系统相连接，位于机舱内设置有机旁安全部分；位于驾驶室的报警部分与集控台内部报警部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁报警部分并且该部分分别与主机接线箱、齿轮箱接线箱连接；位于驾驶室的应急操纵部分与集控台内部应急操纵部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有应急操纵部分并且该部分分别与主机接线箱、机舱灯柱连接；位于机舱内的数据采集通信处理部分与集控室内部机舱检测报警系统相连接。

相应地，其中的控制部分输出端设置为起动、停车、越控、正车合排、倒车合排、调速控制输出。

其中的控制部分输入端设置接收主机转速、艉轴转速、正车合排反馈、倒车合排反馈、主机起动联锁信号。

其中的安全部分输出端设置为主机故障停车控制输出。

其中的安全部分输入端设置接收主机转速信号、主机故障停车条件信号、主机故障降速条件信号。

其中的报警部分输入端设置接收主机工况、齿轮箱工况信号。

其中的应急停车部分输出端设置为主机应急停车控制输出。

本发明所述的船舶主机遥控系统的有益效果为：

⑴通过将该系统设置由驾控台操纵站、集控台操纵站、机旁控制输出站和主机工况数据采集站四部分组成，另备有应急车钟通信系统以供机旁应急操纵使用；

⑵机旁控制输出站由主机遥控综合显示板、控制输出模块、气动控制元件、机旁/遥控旋钮开关、气控脱合排手柄和急停按钮组成，根据主控制站发来的指令和主机工作状况对主机的调速器和电磁阀进行操作；

⑶主机工况数据采集站设在集控台内或机旁控制阀箱内，它采集相关的开关量、模拟量信号进行报警、降速判断处理，同时该站也对主机转速进行采样，执行超速停车判断，另外它根据故障停车的输入信号进行故障停车操作；

⑷集控台操纵站是主控制站，在主机处于遥控状态时由其确定主机控制位置、形成实际操纵车令、判断起动联锁条件、执行安全系统传来的降速停车指令、生成运行状态显示内容等；

⑸驾控台操纵站接收主车钟、辅车钟、越控按钮等信号，与集控台控制站进行通信并显示运行状态，集控台操纵站除承担主控任务外，也接收主车钟、辅车钟等信号，与驾控台操纵站和机旁控制输出站进行通信并显示运行状态。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述船舶主机遥控系统结构示意图；

图2是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的控制部分连接示意图；

图3是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的安全部分连接示意图；

图4是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的报警部分连接示意图；

图5是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的应急操纵部分连接示意图；

图6是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的数据通信部分连接示意图；

图7是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的控制部分集控室电原理图；

图8是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的控制部分驾驶室电原理图；

图9是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的控制部分的机旁阀箱主控制板电原理图；

图10是本发明实施例所述船舶主机遥控系统的控制部分的机旁阀箱驱动板电原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，包括控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分、数据采集通信处理部分，其中的数据采集通信处理部分分别与控制部分、安全部分、报警部分连接，该数据采集通信处理部分通过以太网通信接口与机舱检测报警系统连接，其中的控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分分别与主机及齿轮箱接线箱连接，①其中的控制部分输出端设置为起动、停车、越控、正车合排、倒车合排、调速控制输出，控制部分输入端设置接收主机转速、艉轴转速、正车合排反馈、倒车合排反馈、主机起动联锁信号；②其中的安全部分输出端设置为主机故障停车控制输出，安全部分输入端设置接收主机转速信号、主机故障停车条件信号、主机故障降速条件信号；③其中的报警部分输入端设置接收主机工况、齿轮箱工况信号；④其中的应急停车部分输出端设置为主机应急停车控制输出；另外，所述数据采集通信处理部分外部接有应急操纵部分并且与电源系统相接。

如图2所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，位于驾驶室的控制部分与集控台内部控制部分相连接，前者的控制部分接有驾驶室航行记录仪，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁控制部分并且安装气控装置。

如图3所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，位于驾驶室的安全部分与集控台内部安全部分相连接，后者则与电源系统相连接，位于机舱内设置有机旁安全部分。

如图4所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，位于驾驶室的报警部分与集控台内部报警部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁报警部分并且该部分分别与主机接线箱、齿轮箱接线箱连接。

如图5所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，位于驾驶室的应急操纵部分与集控台内部应急操纵部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有应急操纵部分并且该部分分别与主机接线箱、机舱灯柱连接。

如图6所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，位于机舱内的数据采集通信处理部分与集控室内部机舱检测报警系统相连接。

如图7-10所示，本发明实施例所述的船舶主机遥控系统，操作及主要功能如下：

1．加电启动

1.1  CJBW200型主机遥控系统拥有一个独立、可靠的电源单元。它由船舶主～220V电源供电，辅以备用的～220V电源和充放电板24V电源，自身还带24V 7AH蓄电池。电源单元安装在集控台内。在集控台内设有“主机遥控”、“应急车钟”二个分配电开关。

1.2  启动主机遥控系统时应先检查：

（1）驾辅车钟应在关的位置；

（2）各主车钟应在怠速位置；

（3）各按钮应在释放位置。合上“主机遥控”和“应急车钟”二个分配电开关，系统即进入待启动状态。将驾辅车钟移离“关”的位置，各操纵显示单元的数码管和指示灯亮起，通信状态显示各工作站通信正常，主机遥控系统就进入了正常工作状态。

1.3  当船靠码头，主机“完车”完成后须先将驾辅车钟移至“关”的位置，以备下次起航时再次启用本系统。规范地开启、关闭主机遥控系统将有利于本系统长期可靠地工作。

2．联络及控制位置的确定

2.1  各操纵显示单元的“联络和控制”部分的各指示灯、驾辅车钟、集辅车钟和机旁阀箱上的“机旁/遥控” 旋钮开关用于联络及控制位置的确定。

2.2  驾辅车钟移至“备车”位置，各操纵显示单元的“备车”指示灯闪烁，驾控台、集控台蜂鸣器长叫，表示驾控台通知集控室工作人员作备车操作。集辅车钟移至“备车”，备车指示灯常亮，蜂鸣器停叫表示集控室工作人员已明白。

2.3  “完车”联络过程同备车过程。

2.4  当机旁阀箱上的“机旁/遥控” 旋钮开关处于“机旁”位置时，则各操纵显示单元的“机旁”控制红灯闪烁，系统处于机旁操纵方式。驾控台和集控台的“调速”、“起动”、“停车”、“越控”等功能均不起作用，系统除“紧急停车”外只接受机旁操纵。

2.5  当“机旁/遥控” 旋钮开关处于“遥控”位置时，系统处于遥控状态，此时如驾辅车钟和集辅车钟均指向“驾控”或“集控”则相应的指示灯亮，系统处于“驾遥控”或“集遥控”方式（简易型主机遥控系统则直接进入“驾遥控”方式）。

2.6  在“遥控”位置时，如果驾辅车钟与集辅车钟位置不一致，如刚从“机旁”切换到“遥控”则集辅车钟对应的指示灯闪烁，蜂鸣器长叫，提示驾控台保持一致；如在驾辅车钟与集辅车钟处于一致位置时，某一辅车钟改变控制位置，则相应的指示灯闪烁，蜂鸣器长叫，请求对方跟进。二辅车钟不一致时，当前实际控制方式由集辅车钟确定。

3．操纵主机

3.1  主机起动与停车

3.1.1 主机通常由轮机员在机旁进行手动起动、停车操作，但如船东要求在集控台安装有“起动”、“停车”按钮，则也可以在集控台遥控起动、停车。

3.1.2 操纵显示单元上设有起动联锁指示区，当所有禁止起动的因素消失，驾车钟、集车钟均在怠速位置，“越控”按钮未按下且“主机转速”为0时，“允许起动”的指示灯才会亮起。

3.1.3 “允许起动”指示灯亮起后方可进行机旁起动操作。机旁起动、停车操作不管系统操纵控制位置是“机旁”“驾控”或“集控”均可进行。

3.1.4 集控台遥控“起动”按钮须在“允许起动”灯亮起，“机旁”控制灯未亮时按下方才有效。按钮为点动方式，按一下即可释放，此时“起动”灯亮，待转速达到指定值，“起动”灯灭，起动成功。如超过指定时间未达指定转速则“起动”灯灭，“起动失败”报警灯亮。

3.1.5 集控台遥控“停车”按钮须在主机处于“怠速”状态下方有效，按钮也是点动方式。按下“停车”按钮后“停车”指示灯亮，直到设定时间到且转速降为0，“停车”指示灯才熄灭，停车操作结束。

3.2  驾驶室遥控

4.2.1 “控制和联络”区“驾操”指示灯长亮时，系统操纵处于驾遥控方式。此时车令状态区驾车钟灯亮，反映驾车钟位置，集车钟灯灭。

4.2.2 转速为0时推动主车钟改变车令状况系统不作任何操作。因此“驾控”操纵须在主机起动后方能进行。

3.2.3 当驾车钟从怠速推到前进档时，系统将进行合排操作，合排成功则“空车”灯灭，“正车”灯亮，系统自动进入调速状态，按指定的调速速率将主机调到设定的转速。如果合排不成功，尾轴在指定的时间内达不到指定转速，则系统报“失速”错误，主机仍处怠速状态。

3.2.4 主机设定转速除按档位设定外还可通过微调按钮进行微调，微调按钮按一下加减1转，按下不放可连续加减。

3.2.5 主机操纵时驾车钟可以连跳几档，也可以从前进挡直接拉到后退挡。此时系统将先执行降速操作，直到主机转速低于设定的脱合排转速，系统进行脱排操作，再到尾轴转速低于设定的转速进行倒车合排操作，倒车合排成功后再按设定速率，将主机转速调到设定转速，从后退直接到前进，系统操作过程相仿。

3.2.6在越控状态下对主机的操纵与正常操作下的过程相同，只是加减速调速斜率按越控设定值进行。越控状态下的降速，故障停车处理在安全保护功能中介绍。

3.3  集控室遥控

3.3.1 “控制和联络”区“集控”指示灯长亮时系统处于集遥控方式。此时车令状态区驾车钟灯、集车钟灯都亮，分别反映驾车钟与集车钟位置。

3.3.2当驾车钟变化时驾车钟灯闪动，蜂鸣器长叫提示集控台跟进。集控台根据提示操纵集车钟跟上后闪烁与叫声停，系统按新车令执行操作。

3.3.3 集控台可以根据情况不按驾车钟位置自行改动车令，系统接受该车令并发短叫声提示。

3.3.4 集遥控方式下，主机转速微调只接受集控台发令。

3.4  机旁操作

3.4.1 在 “控制和联络”区“机旁”灯闪烁时系统处于机旁操纵方式，此时车令状态区虽然都亮着但不起控制和联络作用。驾驶室发令和机旁回令均通过应急车钟传递。

3.4.2 轮机员操纵主机调速杆或调速盘进行主机调速，操纵气控手柄进行齿轮箱脱合排操作。调速速率，脱合排时机由操作者判断、掌握。

3.4.3 “机旁”操纵如在主机运行时回到遥控操纵方式如车令位置、设定转速不一致，系统将按设定速率调正转速到位。

3.5  常用的操纵范例

3.5.1 起用主机遥控系统前驾控台主车钟应在“怠速”挡，副车钟应在“关”处，“越控”、“急停”按钮应释放；集控台主车钟应在“怠速”挡，副车钟应在“完车”处，“急停”按钮应释放；机旁“机旁/遥控”旋钮开关应指向遥控，“急停”按钮应释放 。

3.5.2 驾控台将副车钟从“关”转向“备车”，此时各操纵显示单元灯亮，“备车”灯闪，驾控台、集控台蜂鸣器长叫。若灯不亮则电话通知集控台合上主机遥控、应急车钟二个分配电开关。

3.5.3 集控台将副车钟转向“备车”，蜂鸣器停、备车灯长亮。轮机员打开空压机、主机和齿轮箱的预滑油泵、分离盘车机等，作好主机起动前的各个准备工作。

3.5.4备车工作完成且“允许起动”指示灯亮起后即可以在机旁或集控台起动主机，并让主机在怠速状态下运转一段时间。

3.5.5 集控台将副车钟转向“驾控”，各操纵显示单元上“驾控”灯闪，蜂鸣器长叫，通知驾控台接手主机操控。

3.5.6 驾控台将副车钟转向驾控，“驾控”灯长亮，蜂鸣器停、此时驾控台即可无须他人配合，通过主车钟直接操纵主机。

3.5.7 船靠码头，驾控台使主机工作在怠速状态，再将副车钟转向“完车”，集控台副车钟应答到完车，即可做完车工作。主机停车后驾控台将副车钟转向关，完成一个航程。

3.5.8 在“驾控”航行时，集控台可随时将副车钟转向“集控”，根据特殊情况由集控台操控主机，机旁轮机员也可将“机旁/遥控”旋钮开关转向“机旁”，用手工直接操控主机。

3.5.9 在当前船内电话联络十分方便的情况下，3.5.1～3.5.7可简化如下：

3.5.9.1 初始情况集控台副车钟处于“驾控”位置外，其余同3.5.1。

3.5.9.2 驾控台将副车钟直接从“关”转向“驾控”，并打电话通知集控台备车、起动主机，集控台完成后即电话告知驾控台可操机起航了。

3.5.9.3 到码头后驾控台在主机处于怠速状态下直接从“驾控”转向“关”，并电话通知集控台作主机停车完车工作。

4．主机安全保护

主机安保分为报警、故障降速、故障停车三类。另外在驾控台、集控台和机旁均设有“急停”按钮，按下“急停”按钮，操纵显示面板上“紧急停车”与“停车”指示灯亮起，蜂鸣器长叫，主机快速停下来。当主机转速降为0且“急停”延时时间到则“停车”熄。停车后当所有“急停”按钮均处于释放状态，在集控台操纵显示面板上按确定按钮，“紧急停车”指示灯方会熄灭。

故障停车：故障停车分为可越控和不可越控二类，不可越控停车故障（如超速停车）一经产生立即进行故障停车操作并给出声光报警信号；可越控故障产生后如果系统正处于越控操作状态下，则只给出声光报警并不作故障停车操作，如果系统未处于越控操作下则先给出声光报警，延时一定秒数后（可设定）再启动故障停车操作。在延时期间按下越控按钮则不启动紧急停车操作。以上二种情况一旦越控按钮释放如果停车故障仍然存在则立即进行故障停车操作。

故障降速：故障降速都是可越控的，故障降速如越控按钮未按下，则立即执行，当转速>490转（可设定）则降到490转，当转速≤490转则降到怠速，降速后再按下越控按钮主机将恢复原设定转速。释放越控按钮后如降速故障仍然存在则立即降速。故障降速一经发生，不管是否立即执行均给出声光报警。

故障报警：故障报警只给出声光报警信号，系统并不采取任何动作。但是，如果出现“遥控通信故障”报警则是致命的。除驾控台通信不正常可致用集控台操纵方式继续使用主机遥控系统外，只能改为机旁应急操纵。

5．参数设置及修改

停车时，在“集遥控”状态下，同时按下“转速+”，“转速-”，“消警”，“确认”四个按钮，面板上蜂鸣器发出一声长叫，右上角的四个指示灯同时闪烁，系统即进入参数设置状态。此时，“设定转速”窗口显示的是被修改参数的原值，“主机转速”窗口显示的是被修改参数的新值，“艉轴转速”窗口显示的是被修改参数的参数编号。按“转速+” “转速-”选择参数编号，按“亮度+” “亮度-”改变参数值，按“确认”写入参数，按“消警”退出参数设置状态。

按“确认”键后，系统立即按照修改好的参数执行，并且参数保存在本地RAM（失电保护）当中，下次关电重启，则按照设置好的参数运行。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种船舶主机遥控系统，包括控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分、数据采集通信处理部分，其特征在于：

其中的数据采集通信处理部分分别与控制部分、安全部分、报警部分连接，该数据采集通信处理部分通过以太网通信接口与机舱检测报警系统连接，其中的控制部分、安全部分、报警部分、应急停车部分分别与主机及齿轮箱接线箱连接；所述数据采集通信处理部分外部接有应急操纵部分并且与电源系统相接；

位于驾驶室的控制部分与集控台内部控制部分相连接，前者的控制部分接有驾驶室航行记录仪，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁控制部分并且安装气控装置；

位于驾驶室的安全部分与集控台内部安全部分相连接，后者则与电源系统相连接，位于机舱内设置有机旁安全部分；

位于驾驶室的报警部分与集控台内部报警部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有机旁报警部分并且该部分分别与主机接线箱、齿轮箱接线箱连接；

位于驾驶室的应急操纵部分与集控台内部应急操纵部分相连接，后者则与电源系统相连接，同时，位于机舱内设置有应急操纵部分并且该部分分别与主机接线箱、机舱灯柱连接；

位于机舱内的数据采集通信处理部分与集控室内部机舱检测报警系统相连接。

2.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的控制部分输出端设置为起动、停车、越控、正车合排、倒车合排、调速控制输出。

3.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的控制部分输入端设置接收主机转速、艉轴转速、正车合排反馈、倒车合排反馈、主机起动联锁信号。

4.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的安全部分输出端设置为主机故障停车控制输出。

5.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的安全部分输入端设置接收主机转速信号、主机故障停车条件信号、主机故障降速条件信号。

6.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的报警部分输入端设置接收主机工况、齿轮箱工况信号。

7.根据权利要求1所述的船舶主机遥控系统，其特征在于：其中的应急停车部分输出端设置为主机应急停车控制输出。

Images