CN106428489A - 一种船用对外水炮控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用对外水炮控制系统，包括多路组合开关，24VDC电源模块，本地操作面板，PLC控制器，逻辑控制单元以及用来驱动水炮方位旋转的驱动装置，所述驱动装置是由伺服驱动器和伺服电机组成，伺服驱动器和伺服电机作为一个整体使用，本发明实现了水炮自动化旋转瞄准方位，不需要人工操作，同时，利用伺服驱动器和伺服电机给水炮旋转提供动力，加快了水炮旋转的速度，提高了水炮旋转到目标方位的精确度。

Description

一种船用对外水炮控制系统

技术领域

本发明涉及海监执法船只和大型渔政船只等装备的对外水炮，具体是船用对外水炮控制系统。

背景技术

随着时代的发展和科技的进步，越来越多的海洋资源被人类所发掘和利用，与此同时人类也更多的认识到海洋的重要性，因此对于海洋资源的掌握成了国与国之间争夺的焦点，进而带来了一个个的国际争端事件，为了捍卫国土和主权的完整，国家开始加大主权领域内的海上巡逻工作，为了保障自身的安全，又能实现对敌对目标的驱逐，作为非致命性武器—对外水炮派上了用场，另外在必要时也可以作为对外消防设备使用。

除了一些执法船只可以配备船用对外水炮，现在很多的渔船也开始配备了这种水炮。因为这些渔船在海上作业时，有时会遇上海盗的劫持。这样有了水炮就可以有效的阻止海盗船只的靠近，从而保证了船上人员的人生安全。

现有的船用对外水炮控制系统主要存在下列不足。

①纯粹的手动操作水炮：这类水炮结构相对简单，操作容易，工作时需要专职的人员站在水炮旁边，通过机械手柄来控制水炮的旋转。但是当遇到对方也有水炮，双方进入互射的时候就无法保证操作人员的安全。另外依靠手工操作，对目标攻击的准确性和响应速度方面相对较差。

②远程电动操作水炮：这类水炮相比较前一种类型有了很大改进，它通过电机的旋转来带动水炮的旋转，操作人员只需在驾驶舱控制操作台上方向手柄就可以控制水炮，这样保证了人员的生命安全。但是在控制精度方面不够理想，而且水炮旋转速度也不快。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现自动化控制、水炮旋转速度快的船用对外水炮控制系统。

本发明的技术方案是：船用对外水炮控制系统，包括多路组合开关，24VDC电源模块，本地操作面板，PLC控制器，逻辑控制单元。

其中多路组合开关，用于将本系统内各部分功能区域的供电回路独立开来，这样当某一回路出现故障，只需将该回路的开关切断后即可维修，对其它回路不构成影响，降低了整体的停机时间，多路组合开关的输入端采用并联的方式连接，并联之后再与外部的单相交流电连接。所述24VDC电源模块，用于向整个系统提供24VDC电源。

PLC控制器包括电源模块、通讯模块、输入模块和输出模块四个功能模块，它作为整个控制系统的核心，负责外部状态信息的采集、数据运算、逻辑判断和结果输出， PLC控制器分别与本地操作面板、逻辑控制单元连接。

本地操作面板作为人机交互的主要渠道，包括四象限摇杆、按键输入开关和控制模式转换开关，用于向所述PLC控制器发送操作指令，使PLC控制器按照指令执行相应的操作。

逻辑控制单元，主要由多个继电器逻辑组合构成，继电器的输入端为24VDC的低电压信号，与PLC控制器的输入和输出模块相连，继电器的输出端为220VAC信号，用于对外部部件的实际操作，从而实现了低电压信号对高电压信号的间接控制。

本发明还必须有伺服驱动器和伺服电机，伺服驱动器和伺服电机作为一个整体使用，它们是实现本系统控制外部水炮方位旋转的主要动力来源，伺服驱动器和PLC控制器之间通过脉冲控制总线进行连接。

进一步地提高水炮的旋转速度，最好是包含两套伺服驱动器和伺服电机，分别用于提供驱动水炮水平方位和垂直方位旋转的动力。

进一步地提供人机交互方式，本发明还可以增加无线控制单元，无线控制单元包含无线发射手柄和无线接收机，无线发射手柄将控制命令通过无线射频的方式发送给无线接收机，接收机接收到无线信号后，对无线信号进行解码，校验，并且将数字命令信号转换成电信号传送给PLC控制器。

进一步地，本发明还可以增加RS422通讯接口，RS422通讯接口将PLC控制器输出的TTL电平的通信信号转换成RS422标准的接口，便于同远程主机之间的通讯。

本发明系统工作时，为了让操作人员更加直观的了解系统运行状态的信息，还可以在本地操作面板上增加声光报警灯和系统状态指示灯，当系统出现故障或者由于人为的不正确操作，声光报警指示灯会闪烁，报警蜂鸣器会发出报警声音，给操作人员予以提示；系统状态指示灯指示当前系统的一些主要工作状态，如电源信息，蝶阀的位置信息，水泵的工作状态等。

采用本发明的技术方案，实现了水炮自动化旋转瞄准方位，不需要人工操作，同时，利用伺服驱动器和伺服电机给水炮旋转提供动力，加快了水炮旋转的速度，提高了水炮旋转到目标方位的精确度。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

具体实施例

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明船用对外水炮控制系统，包括多路组合开关，24VDC电源模块，本地操作面板，PLC控制器，逻辑控制单元，伺服驱动器和伺服电机。

其中，多路组合开关的输入端采用并联的方式连接，并联之后再与外部的单相交流电连接，多路组合开关其中的任何一分支的输出端连接到24VDC电源模块的输入端。

24VDC电源模块用于向整个系统提供24VDC电源。

PLC控制器集电源模块、通讯模块、输入模块和输出模块功能于一体，用于采集外部状态信息并进行数据运算分析、逻辑判断和结果输出，PLC控制器分别与本地操作面板、逻辑控制单元连接。

面板包括四象限摇杆、按键输入开关和控制模式转换开关，用于向PLC控制器发送操作指令，使PLC控制器按照指令执行相应的操作，四象限摇杆上下左右分别用来对应水炮仰角、俯角、左旋角、右旋角的旋转动作方位；按键输入开关主要包括系统的电源控制，系统启动命令，水炮的开关命令，蝶阀的开关命令等；控制模式转换开关主要包括操作模式的转换（一共有三模式，即本地、遥控和远程）和水炮旋转速度的转换（包含低速和高速）。

逻辑控制单元，主要由多个继电器逻辑组合构成，继电器的输入端为24VDC的低电压信号，与PLC控制器的输入和输出模块相连，继电器的输出端为220VAC信号，用于对外部部件的实际操作，从而实现了低电压信号对高电压信号的间接控制。

伺服驱动器和伺服电机必须作为一个整体使用，是实现水炮自动旋转的主要动力来源，伺服驱动器和PLC控制器之间通过脉冲控制总线进行连接。伺服驱动器和伺服电机是一个闭环操作，通过编码器实时取得位置参数，提高水炮旋转方位精确度，同时，其加速性能好，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，加快了水炮的旋转速度。

优选地，最好是包含两套伺服驱动器和伺服电机，其中一套用于驱动水炮水平方位自动化旋转，另一套用于驱动水炮垂直方位自动化旋转。

优选地，本发明还可以增加无线控制单元，无线控制单元包含无线发射手柄和无线接收机，无线发射手柄将控制命令通过无线射频的方式发送给无线接收机，接收机接收到无线信号后，对无线信号进行解码，校验，并且将数字命令信号转换成电信号传送给PLC控制器。

优选地，本发明还可以增加RS422通讯接口，RS422通讯接口将PLC控制器输出的TTL电平的通信信号转换成RS422标准的接口，便于同远程主机之间的通讯。

优选地，还可以在本地操作面板上增加声光报警灯和系统状态指示灯，当系统出现故障或者由于人为的不正确操作，声光报警指示灯会闪烁，报警蜂鸣器会发出报警声音，给操作人员予以提示；系统状态指示灯指示当前系统的一些主要工作状态，如电源信息，蝶阀的位置信息，水泵的工作状态等。

本发明船用对外水炮控制系统，工作时， DC24V电源模块外部接入电压，操作员开启操作面板的按键输入开关，选择本地操作模式，系统通电后启动自检流程，自检完后系统进入到预备状态，当需要瞄准不友好目标时，操作人员通过操作四象限摇杆来控制水炮的上下左右方位的旋转， PCL控制器接收到四象限摇杆操作命令后，进行分析、运算并转换成指令发，然后把转换的指令发送给伺服驱动器，伺服驱动器接受到PCL控制器的指令后再进行转换位置参数指令发送给伺服电机，伺服电机按照接受的位置参数指令驱动水炮机械装置进行方位旋转，同时，伺服电机内部具有编码器，可以实时获取水炮机械装置的位置参数并反馈给伺服驱动器，这样便于系统调整，这样就完成了目标方位的瞄准定位。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种船用对外水炮控制系统，包括多路组合开关，24VDC电源模块，本地操作面板，PLC控制器，逻辑控制单元；

所述多路组合开关，用于将本发明控制系统内各部分功能区域的供电回路独立开来，所述多路组合开关输入端并联连接后连接到外部的单相交流电源，所述多路组合开关的其中某一分支的输出端连接到24VDC所述电源模块的输入端；

所述24VDC电源模块，用于向整个系统提供24VDC电源，

所述PLC控制器集电源模块、通讯模块、输入模块和输出模块功能于一体，用于采集外部状态信息并进行数据运算分析、逻辑判断和结果输出，所述PLC控制器分别与所述本地操作面板、所述逻辑控制单元连接；

所述本地操作面板包括四象限摇杆、按键输入开关和控制模式转换开关，用于向所述PLC控制器发送操作指令；

所述逻辑控制单元，主要由多个继电器逻辑组合构成，继电器的输入端为24VDC的低电压信号，与PLC控制器的输入和输出模块相连，继电器的输出端为220VAC信号，用于对外部部件的实际操作；

其特征在于：还包括用来驱动水炮方位旋转的驱动装置，所述驱动装置与所述PLC控制器通过脉冲控制总线进行连接。

2.根据权利要求1所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：所述驱动装置是由伺服驱动器和伺服电机构成，所述伺服电机连接到所述伺服驱动器，所述伺服驱动器连接到所述PLC控制器。

3.根据权利要求2所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：所述驱动装置有两个，分别用于驱动水炮水平方位和垂直方位的旋转。

4.根据权利要求1所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：本发明还包括无线控制单元，所述无线控制单元与所述PLC控制器连接，所述无线控制单元包括无线发射手柄和无线接收机，所述无线发射手柄将控制命令通过无线射频的方式发送给无线接收机，所述接收机接收到无线信号后，对无线信号进行解码和校验，并且将数字命令信号转换成电信号传送给所述PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：本发明还包括与所述PLC控制器连接的RS422通讯接口，用于将所述PLC控制器输出的TTL电平的通信信号转换成RS422标准的接口。

6.根据权利要求1所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：所述本地操作面板还包括声光报警指示灯，用于提示系统出现了故障。

7.根据权利要求6所述的船用对外水炮控制系统，其特征在于：所述本地操作面板还包括系统状态指示灯，用于提示系统当前状态信息。