CN108287511A - 一种用于纯电动船的独立逻辑控制器 - Google Patents

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陆政德
帅鸿元
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Shanghai Ruihua Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种用于纯电动船的独立逻辑控制器，其中，输入接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，输出接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，逻辑组合控制单元还与外部手操接口单元和输出执行单元相连；主控制系统装置与底层硬件单元相连，底层硬件单元用于检测主控制系统装置的失效信息；逻辑判别单元的输入端与底层硬件单元相连，输出端与逻辑组合控制单元相连；逻辑判别单元收到底层硬件单元发送的主控制系统装置的失效信息后触发逻辑组合控制单元改变控制方式。本发明提高了系统的航行可靠性的同时，避免了因增加的手操系统而使船舶控制系统增加太多的繁琐负担。

Description

一种用于纯电动船的独立逻辑控制器
技术领域
本发明涉及纯电动船控制技术领域，特别是涉及一种用于纯电动船的独立逻辑控制器。
背景技术
在新能源电动船舶领域，双电船作为一种全新的能量组合形式，在电力推进系统中发挥了非常重要的作用与功效。在纯电动船的设计建设过程中，尤其在控制系统柜的设计方面，需要配合大量的逻辑控制控制线，在强大的网络通讯控制的基础上，还必须赋予控制柜的逻辑控制，即所谓的“线缆逻辑”，在这部份，完成底层的逻辑控制、连锁、互锁。
很显然，由于采用了这种“线缆逻辑”的逻辑控制模式，当一条船舶设计完成后，系统会感觉非常的庞大，由于在船舶的驾控室与艉舱的执行单元设备存储室，互相之间的控制逻辑走线非常的繁杂。而数量众多的线缆，大多是考虑到网络控制单元失效后(或死机)时，船舶系统必须能做到持续航行而必须配置的，维持手操控制的现场控制单元所必须带有的那部份。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于纯电动船的独立逻辑控制器，取代繁杂的“线缆逻辑”完成整船航行所必须配置的操控条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于纯电动船的独立逻辑控制器，包括逻辑组合控制单元、输出执行单元、输入接口单元、输出接口单元、逻辑判别单元和外部手操接口单元，所述输入接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述输出接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述逻辑组合控制单元还与外部手操接口单元和输出执行单元相连；所述主控制系统装置与底层硬件单元相连，所述底层硬件单元用于检测主控制系统装置的失效信息；所述逻辑判别单元的输入端与底层硬件单元相连，输出端与逻辑组合控制单元相连；所述逻辑判别单元收到底层硬件单元发送的主控制系统装置的失效信息后触发所述逻辑组合控制单元改变控制方式。
在主控制系统装置正常运行的状态下，由主控制系统装置进行实施控制，由输出接口单元向逻辑组合控制单元发出输出指令，逻辑组合控制单元将不接收来自其它单元给出的信息；在主控制系统装置失效时，逻辑组合控制单元将接收来自外部手操接口单元的操控信息，同时接收输入接口单元的部份信息，进行组合而给予输出，以维持船舶的继续正常航行。
所述逻辑判别单元还与手动自动选择输入单元相连。
所述逻辑组合控制单元采用FPGA芯片实现。
所述主控制系统装置采用DSP数字控制器实现。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过检测主控制器CPU底层的运行信息，一旦出现停顿状态或“死机”，立即发出指令，使得逻辑判别单元激活逻辑组合控制单元的“待命”逻辑硬件，完成整船航行所必须的逻辑组合输出，从而使得船舶继续正常航行。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种用于纯电动船的独立逻辑控制器，如图1所示，包括逻辑组合控制单元、输出执行单元、输入接口单元、输出接口单元、逻辑判别单元和外部手操接口单元，所述输入接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述输出接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述逻辑组合控制单元还与外部手操接口单元和输出执行单元相连；所述主控制系统装置与底层硬件单元相连，所述底层硬件单元用于检测主控制系统装置的失效信息；所述逻辑判别单元的输入端与底层硬件单元相连，输出端与逻辑组合控制单元相连；所述逻辑判别单元收到底层硬件单元发送的主控制系统装置的失效信息后触发所述逻辑组合控制单元改变控制方式。
其中，逻辑组合控制单元是本发明的核心部件，由FPGA器件构成，其充分考虑了系统的冗余性和可适应性，因此，在硬件设计过程中，作为一个通用部件来进行设计的，充分考虑了适应于各种逻辑组合，其逻辑的组合过程是可自行设定。
逻辑组合控制单元通过接收逻辑辨别单元硬件接口给出的信号，确定需要执行手动操作或自动操作的选项。当执行自动操作时，系统将依照输出接口单元所给出的信息，直接发送至输出执行单元，此时的逻辑状态完全依照主控制系统装置的意图实施操控，此时的外部手操接口单元的信息被全部屏蔽，即所谓的自动控制模式。当监测到逻辑判别单元给出的逻辑处理信息时，逻辑组合控制单元另一部分功能被激活，其将依照外部手操接口单元的操作信息进行逻辑组合控制，并接收部分输入接口单元的信息，其组合的信息将被送至输出执行单元，此时的船舶将进入人工操作的阶段，维持船舶的正常航行。
逻辑判别单元的功能是接收来自核心主控制系统的失效信号，该信号告知逻辑组合控制单元处于手动选项。其用于接收主控制器系统直接发出的失效指令以触发所述逻辑组合控制单元改变控制方式。
所述逻辑判别单元还与手动自动选择输入单元相连。手动自动选择输入单元接收人工的手动干预信息，目的是让逻辑判别单元有一个选择判定，从而报告给逻辑组合控制单元。手动自动选择输入单元另外一个用途是作为调试的一种手段。
外部手操接口单元在系统进入手动模式或CPU停滞状态时，为了让船舶仍然能继续航行，人工的操控干预就是必须的了，在本接口单元涵盖了就地的所有操控要件，一旦进入手动模式，该部份的操控就被激活，船舶依照操控人员的意志实现航行控制。外部手操接口单元的输入操控部份是被安置在就地操作区域。
输出接口单元作为常规的接收主控制系统装置输出的装置，在主控制系统装置正常运行状态下，所有的输出操作信息都将从输出接口单元发出，受命于主控制器系统装置。输出接口单元接收经过主控制系统装置逻辑组合后的由输入接口单元给出的操作要令，并将结果输出至逻辑组合控制单元。
输出执行单元作为航行各项条件的综合体，船舶航行的所有输出执行信号都出自于此，其完成对所有执行零部件的直接驱动。
输入接口单元用于输入操控台操作指令，在船舶的正常航行中，所有的操控台操作指令，通过输入接口单元实现输入，该输入信息送抵主控制系统装置和逻辑组合控制单元。当主控制系统装置处于正常状态时，输入接口单元的其中一路输出给逻辑组合控制单元的信息，在处理端口是屏蔽的，该通道的信息对输出不产生任何影响。当主控制系统装置失效时，或处于手动状态时(手动选择设置)，该输入给逻辑组合控制单元的信息通道被激活，逻辑组合控制单元将依照(部份依照)该输入操作进行逻辑组合输出。
主控制系统装置作为纯电动船的核心控制器，协调控制整船的所有部件单元，其采用DSP数字控制器实现。在本装置的硬件系统底层，其控制装置DSP数字控制器的专用通道，一旦系统进入停滞状态，该信息将在小于1微秒的时间段，发送给底层硬件单元，告知主控制系统装置失效，处于停滞状态，目的是希望有其它装置激活而接管整船的运行。
底层硬件单元用于检测主控制系统装置的失效信息，当底层硬件单元接收到主控制系统装置的失效信息后，即刻发送给逻辑识别单元，在第一时间内希望有另外系统接管控制。该单元接收到主控制系统装置的失效信息后进行简单的处理判定，即进入输出操作。
本发明的整个运行过程如下：
1、正常运行通道和控制流程
在主控制系统装置正常运行的状态下，系统将依照输入接口单元的信息，由主控制系统装置进行实施控制，由输出接口单元向逻辑组合控制单元发出输出指令，逻辑组合控制单元将不接收来自其它单元给出的信息，直接依照前者给出的信息实施输出，并由输出执行单元直接输出操控整船航行。
2、当出现异常情况或CPU停滞状态
底层硬件接收到主控制系统装置的失效信息，即刻发给逻辑判别单元，激活逻辑组合控制单元，此时，被激活的逻辑组合控制单元将接收来自外部手操接口单元的操控信息，同时接收输入接口单元的部份信息，进行组合而给予输出，以维持船舶的继续正常航行。
在整船CPU控制系统正常运行时，本发明的逻辑组合控制单元仍然处于工作运行中，所不同的是，由于底层硬件单元的信号未被给出，因此，逻辑组合控制单元的大多逻辑执行部份是处于“待命”状态，完全执行主控制系统装置给出的状态控制命令字，依照主控制系统装置执行所有的航行命令控制。
由于底层硬件单元是检测着主控制系统装置CPU底层的运行信息，一旦出现停顿状态或“死机”，底层硬件单元立即发出指令，发送至逻辑判别单元，目的就是激活逻辑组合控制单元的“待命”逻辑硬件，完成整船航行所必须的逻辑组合输出，从而使得船舶继续正常航行。
至此，做到了在CPU发生停滞或“死机”的情况时仍然能使得船舶继续航行，提高了系统的航行可靠性。同时，不至于因为增加手操系统而使船舶控制系统增加太多的繁琐负担。

Claims (5)

1.一种用于纯电动船的独立逻辑控制器，包括逻辑组合控制单元、输出执行单元、输入接口单元、输出接口单元、逻辑判别单元和外部手操接口单元，其特征在于，所述输入接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述输出接口单元分别与逻辑组合控制单元和主控制系统装置相连，所述逻辑组合控制单元还与外部手操接口单元和输出执行单元相连；所述主控制系统装置与底层硬件单元相连，所述底层硬件单元用于检测主控制系统装置的失效信息；所述逻辑判别单元的输入端与底层硬件单元相连，输出端与逻辑组合控制单元相连；所述逻辑判别单元收到底层硬件单元发送的主控制系统装置的失效信息后触发所述逻辑组合控制单元改变控制方式。
2.根据权利要求1所述的用于纯电动船的独立逻辑控制器，其特征在于，在主控制系统装置正常运行的状态下，由主控制系统装置进行实施控制，由输出接口单元向逻辑组合控制单元发出输出指令，逻辑组合控制单元将不接收来自其它单元给出的信息；在主控制系统装置失效时，逻辑组合控制单元将接收来自外部手操接口单元的操控信息，同时接收输入接口单元的部份信息，进行组合而给予输出，以维持船舶的继续正常航行。
3.根据权利要求1所述的用于纯电动船的独立逻辑控制器，其特征在于，所述逻辑判别单元还与手动自动选择输入单元相连。
4.根据权利要求1所述的用于纯电动船的独立逻辑控制器，其特征在于，所述逻辑组合控制单元采用FPGA芯片实现。
5.根据权利要求1所述的用于纯电动船的独立逻辑控制器，其特征在于，所述主控制系统装置采用DSP数字控制器实现。
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