CN202186514U - 基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，包括主电机起动器、遥控系统控制柜、遥控操纵面板、信号集线箱、桨角发信器、信号及网络连接单元，其中主电机起动器和遥控系统控制柜均安装在侧向推进器机舱内，并相互连接，遥控操纵面板和信号集线箱均安装在驾驶室，并相互连接，其特点是：遥控系统控制柜还通过Profibus-DP工业通讯网络总线与信号集线箱相连接。本实用新型的优点在于：把Profibus-DP现场总线技术运用到了船舶侧向推进器遥控系统中，降低了现场安装施工的工作量和调试维护的难度，简化了整个系统的信号联接结构形式，使系统更具扩展性。
Description
技术领域
本实用新型属于一种船舶侧向推进装置的远程监控系统，具体地是一种基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统。
背景技术
作为船用配套产品之一的侧向推进器目前已经广泛装备于各种大型船舶，成为衡量其操纵性能的重要指标之一。而侧向推进器遥控系统是船舶侧向推进动力系统的关键部分，它为船舶转向和靠岸提供了一个十分便利的操作平台。
现有的船舶侧向推进器遥控系统主要存在如下缺陷：一是几乎都采用分散式接线，繁重的现场接线任务不仅增加了成本和工作量，而且极易出错；二是即便采用现场总线通讯方式，也无法解决现场总线长距离传输存在信号衰减或者出错问题；三是电磁兼容性差，向外发射的信号可能骚扰其他设备，而对于外围设备的骚扰，其抗干扰能力又不强；四是外观效果及操作性差，大部分国产侧向推进器遥控系统仅满足于功能的实现，产品外观粗糙，功能区域划分不明显，不利于驾驶人员的操作。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够准确无误的完成全船多工位、多套侧向推进器的远程监控、性能稳定可靠的基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，克服上述现有船舶侧向推进器遥控系统存在的缺陷。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，包括主电机起动器、遥控系统控制柜、遥控操纵面板、信号集线箱、桨角发信器、信号及网络连接单元，其中主电机起动器和遥控系统控制柜均安装在侧向推进器机舱内，并相互连接，遥控操纵面板和信号集线箱均安装在驾驶室，并相互连接，其特点是：遥控系统控制柜还通过Profibus-DP工业通讯网络总线与信号集线箱相连接
还有设置在侧向推进器本体上的桨角发信器与所述遥控系统控制柜相连接，所述桨角发信器与安装在侧向推进器本体上的多个传感器输出端相连接，传感器检测侧向推进器螺旋桨转动角度的信号。
还有设置在船体的左舷或右舷的便携式遥控器，便携式遥控器与所述遥控操纵面板相连接。
所述遥控操纵面板包括前操纵面板和后操纵面板，前操纵面板和后操纵面板分别与所述信号集线箱相连接。
本实用新型的优点在于：把Profibus-DP现场总线技术运用到了船舶侧向推进器遥控系统中，降低了现场安装施工的工作量和调试维护的难度，简化了整个系统的信号联接结构形式，使系统更具扩展性；采用容错运行技术和网络故障诊断技术，实现了系统带故障情况下的正常运行，大大提高了系统的可靠性；运用模块化的设计原则，在船舶侧向推进器控制系统中成功地实现了多工位，多对象的控制模式。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图中：1-侧向推进器机舱、2-驾驶室、3-船体的左舷或右舷。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
本实用新型所述系统包括以下七个部分：①主电机起动器；②遥控系统控制柜；③遥控操纵面板；④信号集线箱；⑤便携式遥控器；⑥桨角发信器；⑦信号及网络连接单元(如图1所示)。
所述的主电机起动器安装在侧向推进器机舱，主要完成大功率侧向推进主电机在不同方式下的启动控制。其核心元件采用西门子的S7-200PLC和大电流断路器、软启动器等。
所述的遥控系统控制柜安装在侧向推进器机舱，是整个侧向推进器遥控系统的控制中枢部分。控制柜内的主要元件有S7-300系列CPU(DP主站)以及扩展接口模块、变压器、开关电源、中间继电器组、隔离电路板、信号隔离器和空气断路器。
所述的遥控操纵面板安装在驾驶室，是侧向推进器遥控系统的人机界面，数量可根据实际要求设置，通常分为前操纵面板和后操纵面板两块。面板箱内的主要元件有各种指示灯和按钮、开关、手操器。
所述的信号集线箱安装在驾驶室(或夹层)，是把遥控操纵面板信号集成到遥控系统中的关键设备，它把来自操纵面板的多组信号线集成为一根现场信号总线传递给遥控系统控制柜。箱内的主要元件有电源滤波器、开关电源、调光电路板和ET200S现场接口端子模块(DP子站)。
所述的便携式遥控器可连接在船体的左舷或右舷，为驾驶操作人员在船舶靠岸时随身携带移动操作，提供了一种可站在船舷边上控制侧向推进器动力装置的灵活手段。便携式遥控器的主要元件有急停开关、手操器等。
所述的桨角发信器安装在侧向推进器本体上，检测侧向推进器螺旋桨转动角度的信号检测装置。它主要由机械传动装置和精密电位计组成。
所述的信号及网络连接部分包括Profibus-DP工业通讯网络总线、急停信号连接线、各种状态、报警信号输入以及控制信号的输出等，连接电缆采用专门的船用电缆。
本实用新型的工作原理是：侧向推进器遥控系统以安装在遥控系统控制柜中的SIEMENS S7-300系列CPU为中央控制单元，通过Profibus-DP现场总线，把分别对应于驾驶室前操纵面板及后操纵面板的信号集线箱中的ET200S的接口模块链接起来构成一个完整的工业现场网，这种布置大大简化了人机界面和控制中心单元之间的连线。S7-300 PLC的扩展接口模块负责采集现场设备的信息，如螺距反馈信号，电机负载信号，各种报警信号，风机、油泵、主电机运行信号等。ET200S接口模块负责接收船舶驾驶人员的操纵信息，如螺距指令信号，风机、油泵、主电机启停信号，控制位置选择信号等。最后，现场信号和用户指令通过总线传递至CPU模块中进行处理，处理结果通过S7-300的扩展输出模块控制现场设备，并通过Profibus-DP总线传递至ET200S的接口模块输出到相应的指示设备中。
另外，从如下几方面着手提高系统运行信号的安全性：
第一：在总线拓扑结构上，采用的是两端带有源终端器的线性总线结构，亦称为RS485总线段。有源终端器可以有效地抑制总线干扰。
第二：当系统中总线距离过长或站点过多时，考虑加中继器放大传输信号，进行信号的位相时间再生，有效地防止了长距离数据传输的信号衰减。
第三：在构建系统时尽量减少短截线的数量和长度，有效地降低了过长的短截线引起的线反射对于报文通讯的干扰。
第四：在通讯软件设计过程中，采用多线程技术在正常运行总线存取程序的同时，在线运行总线诊断数据程序，实时监测各个DP子站的工作情况，实现了网络故障自我诊断，并以此为基础设计了独特的容错运行程序，使得一旦总线网络中的个别系统子站出现故障时不仅可以及时报警，而且不会影响到总线系统中其他子站的运行，从而提高了系统可靠性。
本实用新型选用的是西门子S7-300系列的CPU(DP主站)及扩展模块，安装在遥控系统控制柜内，负责采集如侧向推进器本体、液压装置、风机和重力油箱等现场设备的信号，并输出驾驶人员的操作指令；选用的是西门子ET200S系列的接口模块(DP子站)，安装在信号集线箱内，负责采集来自操纵面板的指令信号，并将现场设备的状态信号输出至操纵面板相应的指示设备中；上述所有信号的判断、处理均在CPU中完成，可以通过计算机进行监控及调试。
进一步说，主电机起动器柜内的S7-200 PLC主要负责采集来自侧向推进器主电机、辅机、重力油箱、液压装置的状态及报警信号，并将这些信号输出至遥控系统控制柜内的主站S7-300中的扩展接口模块。经CPU处理后，从DP主站通过Profibus-DP一根两芯通讯电缆由侧向推进器舱将所有现场信号传送至驾驶室信号集线箱内的DP子站，并由接口模块输出至前、后操纵面板的指示灯中显示。
另一方面，信号集线箱内的ET200S接口模块实时采集驾驶室操作人员的指令信号，一旦检测到驾驶人员通过前、后操纵面板触发的侧向推进器主电机、辅机启停等信号，也通过上述DP子站和DP主站之间的Profibus-DP单根通讯电缆将信号由驾驶室传送至侧向推进器舱的CPU内，再将处理后的指令信号发送给主电机起动器执行。
与此同时，桨角发信器负责采集当前桨角螺距反馈信号，并将其送至DP主站S7-300中的扩展接口模块。经CPU变换处理后，通过Profibus-DP单根通讯电缆由侧向推进器舱将桨角螺距信号传送至驾驶室信号集线箱内的DP子站，并由接口模块输出至前、后操纵面板上的螺距表中显示。
同样，信号集线箱内的ET200S接口模块实时检测驾驶人员通过前、后操纵面板或便携式遥控器上手操器给出的桨角螺距指令信号，通过Profibus-DP单根通讯电缆由驾驶室传送至侧向推进器舱的CPU内，再根据CPU经过闭环计算后的结果控制左、右电磁阀的通断，从而实现侧向推进器桨角螺距的随动控制。
本实用新型采用多线程技术，在系统正常进行数据网络通讯的同时，在线运行总线诊断数据程序，实时监测各个DP子站的运行情况，实现了网络故障自我诊断，并以此为基础设计了独特的容错运行程序，使得一旦总线网络中的任何DP子站出现故障时，可以在线切断故障子站并及时报警，而且不会影响到总线系统中其它子站的正常运行，从而提高了系统可靠性。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域中技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，包括主电机起动器、遥控系统控制柜、遥控操纵面板、信号集线箱、桨角发信器、信号及网络连接单元，其中主电机起动器和遥控系统控制柜均安装在侧向推进器机舱内，并相互连接，遥控操纵面板和信号集线箱均安装在驾驶室，并相互连接，其特征在于：遥控系统控制柜还通过Profibus-DP工业通讯网络总线与信号集线箱相连接。
2.如权利要求1所述的基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，其特征在于：还有设置在侧向推进器本体上的桨角发信器与所述遥控系统控制柜相连接，所述桨角发信器与安装在侧向推进器本体上的多个传感器输出端相连接，传感器检测侧向推进器螺旋桨转动角度的信号。
3.如权利要求1所述的基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，其特征在于：还有设置在船体的左舷或右舷的便携式遥控器，便携式遥控器与所述遥控操纵面板相连接。
4.如权利要求1或3所述的基于总线通讯的船舶侧向推进器遥控系统，其特征在于：所述遥控操纵面板包括前操纵面板和后操纵面板，前操纵面板和后操纵面板分别与所述信号集线箱相连接。
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