CN203930476U - 一种船用车令传送及执行装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船用车令传送及执行装置，其包括：中央处理器；若干个CAN网络接口模块，其分别与所述中央处理器双向数据连接；开关量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；开关量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；模拟量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；模拟量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；外设接口模块，其与所述中央处理器双向数据连接；CAN总线地址ID接口，其与所述中央处理器双向数据连接；CAN总线地址ID模块，其与所述CAN总线地址ID接口连接；电源模块，其为所述船用车令传送及执行装置供电。该装置能整合通讯和传送及执行船用车令。

Description

一种船用车令传送及执行装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶航行控制和船舶信息网络与监控设备，尤其涉及一种船用车令传送及执行装置。

背景技术

随着CAN总线在船舶领域的应用，传统的控制模式逐步被取代。首先，CAN总线网络取代了大量的信号线缆；其次，带有总线接口的智能模块将会取代过去的体积庞大的信号采集分站；再次，冗余总线网络上的任何一个设备都可以进行故障诊断功能，方便维护和得到设备实时动态的工作状态，在任何时刻都可以保证数据的可靠性。

现有船用系统中，有些系统采用了CAN总线传输(例如车钟系统和主机遥控系统)，有些系统依然是采用模拟量传输，有些采用RS485/RS422传输，有些采用以太网传输，还有些是采用Profibus总线传输。随着CAN总线在船用系统的普及以及大量使用，整合现有的所有系统的网络与主干网络CAN总线的通讯成为了亟待解决的问题。

此外，现有船用系统的控制和监控中，各个终端的控制、数据采集以及数据交互都是通过中央集控室的主机完成，有时需要从机舱连接上百根线到中央集控室，施工和调试维护非常困难，并且一旦主机或者控制系统出现故障，就无法实现驾驶室、机舱和中央集控室之间的车令信号传送和控制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种船用车令传送及执行装置，其能整合现有的所有系统的网络与主干网络CAN总线的通讯，同时具有船用车令的传送及执行功能。

为了达到上述实用新型的目的，本实用新型提供了一种船用车令传送及执行装置，其包括：

中央处理器；

若干个CAN网络接口模块，其分别与所述中央处理器双向数据连接；

开关量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

开关量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

模拟量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

模拟量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

外设接口模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

CAN总线地址ID接口，其与所述中央处理器双向数据连接；

CAN总线地址ID模块，其与所述CAN总线地址ID接口连接；

电源模块，其为所述船用车令传送及执行装置供电。

随着船用系统功能多元化发展，船内电控系统不断增加，这些电控设备都需要通过CAN总线与中央集控室相连，实现整个船舶的数据监控。因此船舶上CAN总线往往不只一条，既有高速CAN总线也有低速CAN总线。如果将所有信息传输都合并为一条CAN总线，那么会大幅度增加CAN总线的负荷量，导致网络瘫痪。因此需要一个“CAN总线路由器”使得不同的CAN总线网络之间可以互相进行通信，从而降低CAN总线的负荷，并且可以根据需要很容易地添加CAN总线，实现各个设备之间的通信和监控。

本实用新型所述的船用车令传送及执行装置即是具有上述“CAN总线路由器”性质的设备。本实用新型所述的船用车令传送及执行装置中，若干个CAN网络接口模块通过中央处理器相连，实现与之相连的若干条CAN总线之间的数据互通；此外，所述装置还具有与中央处理器相连的外设接口模块，实现对外设系统的各网络的数据通信，从而整合现有的所有系统的网络与主干网络CAN总线的通讯，并且可实现船用车令的传送功能。同时，所述装置还具有与中央处理器相连的开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块以及模拟量输出隔离驱动模块，使得所述装置可接包括按键、指示灯、电磁阀以及传感器等各类开关量和模拟量，从而具有船用车令的执行功能。CAN总线地址ID模块用于储存所述若干个CAN网络接口模块对应的地址，CAN总线地址ID接口用于读取所述CAN总线地址ID模块中的地址。

进一步地，本实用新型所述的船用车令传送及执行装置中，所述外设接口模块包括RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块的至少其中之一，所述各外设接口模块分别与对应外设的RS485/RS422网络、以太网以及Profibus总线连接。

进一步地，本实用新型所述的船用车令传送及执行装置中，所述各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块的至少其中之一通过相应的I/O接口与中央处理器双向数据连接。

I/O接口在中央处理器和各模块之间的数据交换中起到桥梁的作用，对不同的模块匹配设计不同的I/O接口电路。

进一步地，本实用新型所述的船用车令传送及执行装置中，所述中央处理器设于集成电路母板上，所述各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块连接于集成电路母板上以与所述中央处理器双向数据连接。

更进一步地，上述船用车令传送及执行装置中，所述CAN总线地址ID接口设于集成电路母板上，所述CAN总线地址ID模块与CAN总线地址ID接口可插拔地连接。

上述方案中，CAN总线地址ID模块采用可插拔设计，主要原因是现有的船用系统中CAN总线地址ID被集成在相应的设备上，当设备出现故障需要更换新设备时，需要知道老设备的地址，并且要相应的设置对该地址，才能使设备在系统中正常工作。但是由于现场工作人员有时候工作疏忽或者是利用其他一样的设备互换进行查找问题时，容易将地址拨码拨乱，从而使设备连接回去不工作或者工作不正常。因此将CAN总线地址ID集成在可插拔的CAN总线地址ID模块中，当更换集成电路母板或者使用其他一样的设备互换查找问题时，只需要将该CAN总线地址ID模块拔下即可，在更换后将该CAN总线地址ID模块再次插上便可顺利工作，不会产生地址码拨乱的现象。

进一步地，本实用新型所述的船用车令传送及执行装置还包括若干智能供电电路，其均分别与电源模块和中央处理器连接，各智能供电电路分别对应各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块设置，中央处理器检测各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块的安装信号，并根据接收到的安装信号控制各智能供电电路向与其对应设置的各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块供电。

更进一步地，上述船用车令传送及执行装置还包括报警电路，其与所述各智能供电电路和中央控制器连接。

进一步地，本实用新型所述的船用车令传送及执行装置还包括程序升级接口，用户通过该接口可以实现程序的在线升级。

更进一步地，上述船用车令传送及执行装置中，所述程序升级接口包括蓝牙电路和CAN总线电路，从而方便用户以不同的信号传输方式升级程序。

更进一步地，上述船用车令传送及执行装置中，所述蓝牙电路包括：蓝牙控制器、蓝牙射频模块、射频匹配电路、天线、存储器和电源模块，其中中央控制器与蓝牙控制器连接，蓝牙控制器与蓝牙射频模块连接，蓝牙射频模块与射频匹配电路连接，射频匹配电路与天线连接，电源模块为所述程序升级接口供电，用于存储蓝牙程序的存储器与中央控制器连接。

本实用新型的船用车令传送及执行装置由于采用了以上技术方案，其能整合现有的所有系统的网络与主干网络CAN总线的通讯，同时可用于船用车令的传送及执行，其所具有的优点和积极效果为：

1)具有路由功能，可以实现不同CAN总线网络之间的通信和信息数据交换，减轻了单一CAN总线的网络负载压力；

2)可兼容现有的船上其他网络系统(如CAN总线、RS485/RS422、以太网以及Profibus网络)，可将现有的所有网络系统整合到CAN总线网络中，实现不同网络类型之间的数据交换和信息共享，解决以往不同网络类型互相不兼容的问题；

3)将开关量输入、开关量输出、模拟量输入以及模拟量输出通过CAN总线网络进行统一管理和控制，避免了传统上布线的繁琐，以及调试和维护的不易性；同时，可以实现在驾驶室、集控室就可以对传感器、电磁阀、电动执行机构、调距桨、操作按键以及指示灯等远程安全控制；

4)传统的车令系统，车令的传送只是在驾驶室、集控室、机舱之间进行；而本装置可以实现车令在多个系统中传送(如车钟系统、主机遥控系统、监控中心、机旁控制系统等)，并根据车令的解析去进行相应的控制执行和状态监测，使得车令的传送和执行具有充分的自由度；

5)具有程序在线升级功能，可以根据用户不同的需求实时在线对现有设备进行程序升级；

6)具有故障诊断功能，可以诊断现场总线的状态，以及外设的相应状态，并通过CAN总线传输给监控中心，以便于全面监控外设的工作状态；

7)可以完全兼容船舶以前的网络系统，用户系统升级时，无需将所有设备和网络都做更换，极大的提高了现有设备的利用率，为用户节约了很大的成本。

8)可以将驾驶室的发令装置、集控室的回令装置以及机舱的执行单元和复示单元连接起来，并采用模块化设计，可以实现不同船型的灵活组配和低成本构建；它不仅可以根据传送的车令去执行相应的操作，还可以根据驾驶室或者集控室相应的按钮自动生成相应的车令传送给机舱进行执行；可以将不同的车令系统进行整合和互联；还可以采集和控制相应设备的状态(如柴油机、蒸汽轮机、齿轮箱和调距桨)，用于实现自动驾驶；同时还可以采集相应传感器的状态，用以实现PID自动反馈控制；由于可以方便的采集和控制相关设备和传感器，可以用于实时的监测各个设备和传感器的工作状态，使得驾驶室和集控室可以进行统一监控和管理，从而大幅降低了用户的维护成本，为实现机舱自动化提供了强有力的保障，符合船舶自动化技术发展的趋势。

附图说明

图1为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的结构框图。

图2为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的模拟量输入隔离驱动模块电路图。

图3为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的模拟量输入隔离驱动模块的前端信号调理电路的电压输入等效电路图。

图4为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的模拟量输入隔离驱动模块的前端信号调理电路的电流输入等效电路图。

图5为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的模拟量输出隔离驱动模块电路图。

图6为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的CAN网络接口模块电路图。

图7为本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的应用示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例来对本实用新型所述的船用车令传送及执行装置做出进一步地详细说明，但是该说明并不构成对于本实用新型技术方案的不当限定。

图1示出了本实用新型所述的船用车令传送及执行装置在一种实施方式下的结构框图。

如图1所示，本实施例的船用车令传送及执行装置包括集成电路母板、CAN网络接口模块、RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块、模拟量输出隔离驱动模块、电源模块、中央处理器、程序升级接口、各模块智能供电电路(图中未示出)、报警电路、各模块与中央处理器通信的I/O接口以及CAN总线地址ID接口和CAN总线地址ID模块。其连接关系如图1所示，其中电源模块给集成电路母板、各模块智能供电电路、中央处理器、程序升级接口、报警电路、CAN总线地址ID接口和CAN总线地址ID模块供电；各模块智能供电电路给CAN网络接口模块、RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块、模拟量输出隔离驱动模块进行供电。CAN网络接口模块、RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块、模拟量输出隔离驱动模块通过I/O接口与中央处理器连接；中央处理器与程序升级接口通过RS232接口和I/O接口进行连接；中央处理器通过CAN总线地址ID接口，然后通过DB9插座与CAN总线地址ID模块进行连接；CAN总线地址ID模块封装在OMRON的DB9铝制壳体中，并通过DB9公头对外进行连接。

本实施例的船用车令传送及执行装置中，CAN网络接口模块可用于连接车钟系统、柴油机网络、损管系统、主机遥控系统、火警系统以及监控中心等系统的CAN网络；RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块可分别用于与外设的RS485/RS422网络、以太网以及Profibus总线连接；开关量输入隔离驱动模块可用于与开关量传感器、电磁阀开闭状态反馈输出、集控室/驾驶室/机舱的操作面板的操作按钮等相连接；开关量输出隔离驱动模块可用于与集控室/驾驶室/机舱的操作面板的指示灯和报警装置、电磁阀以及功率继电器相连接；模拟量输入隔离驱动模块可用于与压力/温度/液位/流量传感器、电动执行机构和调距桨的转速以及齿轮箱的反馈端相连接；模拟量输出隔离驱动模块可用于与电动执行机构、调距桨、齿轮箱相连接。

本实施例的船用车令传送及执行装置的主要功能是：1.实现不同CAN总线子网(如车钟系统、柴油机网络、损管系统、主机遥控系统、火警系统和监控中心)之间的数据交换和信息共享，在中央处理器的控制下，不同子网络之间交互的数据通过与中央处理器相连的各相应CAN网络接口模块进行转发，可以大幅减轻单一CAN网络的负载压力；2.兼容现有的RS485/RS422总线、以太网以及Profibus网络的外设，通过中央处理器将现有网络外设的数据采集之后转换为CAN总线数据传输给集控室、驾驶室；同时，通过中央处理器将集控室、驾驶室通过CAN总线传输过来的数据转换之后传输给现有RS485/RS422总线、以太网和Profibus网络的外设；3.通过中央处理器将通过CAN总线传输过来的车令和其他数据转换为开关量输出和模拟量输出用以控制相应的外设；4.通过开关量输入和模拟量输入接收外设输入的开关信号和模拟信号，通过中央处理器将该信号转换为CAN总线信号，通过CAN总线发送给相应系统网络；5.通过程序升级接口可以接收来自手持器、主机的程序升级信息，可以实现程序的在线升级以及升级后在线软启动。

图2示出了本实施例的模拟量输入隔离驱动模块电路；图3示出了本实施例的模拟量输入隔离驱动模块的前端信号调理电路的电压输入等效电路；图4示出了本实施例的模拟量输入隔离驱动模块的前端信号调理电路的电流输入等效电路。

如图2所示，模拟量输入电路既可以输入电压信号也可以输入电流信号。当输入电压信号时，输入电压连接C8和C7，不连接B8，那么前端信号调理电路100将等效成图3中的电路，输入电压信号连接C8和C7；当输入电流信号时，输入电流连接C8、B8和C7，同时将C8和B8短接，那么前端信号调理电路100将等效成图4中的电路，输入电流信号连接C8、B8和C7(其中C8和B8要求短接)，输入电流经过电阻R454将电流信号转换为电压信号。上述两种输入情况的电压信号输出均经过电阻R240和电阻R248后连接差分模拟开关D63(型号：MPC509AU)的差分输入端+IN1和-IN1；电容C252和C253起滤波作用，电容C98起信号耦合和阻抗匹配作用；差分模拟开关D63的输出OUT+和OUT-连接精密仪表运算放大器D40(型号：AD620)的输入端IN+和IN-，精密仪表运算放大器D40的输出电压信号OUTPUT连接到16位串行A/D转换器D1(型号：ADS7807U)的输入端R1IN上，16位串行A/D转换器D1将模拟电压转换为数字信号，通过接口SCLK、SDATA、R/C和BUSY以及光耦隔离器件D16、D98和D8以及I/O接口传输给中央处理器。其中差分模拟开关D63为四路差分输入，一路差分输出，差分模拟开关D63中的控制信号A0和A1用于控制哪一路差分输入与差分输出相连接，控制信号A0和A1经过光耦隔离器件D17以及I/O接口与中央处理器连接；差分模拟开关D63中的控制信号EN用于控制差分输出端口是否有电压输出，当EN为低电平时，差分输出端口与输入断开无任何电压输出；EN通过光耦隔离器件D16以及I/O接口与中央处理器连接。精密仪表运算放大器D40的RG为增益控制，电阻R278为增益反馈电阻；当A30和A28短路时，D40提供10倍放大(用于转换小信号输入：-1V～+1V)；当A30和A28断开时，D40提供1倍放大(用于转换正常信号：-10V～+10V)。16位串行A/D转换器D1，将提供-10V～+10V的模拟电压输入，其中RV1用于调整斜率，RV2用于调整偏置，RV1和RV2主要用于硬件斜率和偏置校准。

图5示出了本实施例的模拟量输出隔离驱动模块电路。

如图5所示，D1为12位串行D/A转换器DAC7714UB，其中RESET、CLK、SDI、LOADDACS为输入信号，其通过施密特触发器、光耦隔离器件以及I/O接口连接中央处理器；12位串行D/A转换器D1将输入的数字信号转换为四路输出模拟信号，四路输出模拟电压都可以单独控制；施密特触发器D12A、D12B、D12C以及D12D的作用就是增加驱动能力以及消除毛刺；12位串行D/A转换器D1的输出电压VOUTA和VOUTB经过由电阻R18、R19、R20、R21和运算放大器D17A以及电阻R22、R23、R24、R25和运算放大器D17B组成的电压跟随器后，由X3_5和X3_13输出电压0V～10V；电压跟随器目的是用于电路阻抗匹配。12位串行D/A转换器D1的输出电压VOUTC和VOUTD经过精密电压电流转换器D15和D16(型号：XTR110KU)、MOSFET开关管VT3和VT4以及整流二极管VD3和VD4后，在X4_3和X4_11处输出4～20mA电流；其中电位器RV7和RV9用于调整输出电流的零位；电位器RV8和RV10用于调整输出电流满量程。

CAN网络接口模块，用于通过I/O接口连接中央处理器和CAN总线网络，用于处理CAN总线数据收发。每一个CAN网络接口模块均包括一个CAN总线缺省收发器和一个CAN总线冗余收发器。CAN总线缺省收发器和CAN总线冗余收发器均包括：CAN总线控制器、光电耦合器以及物理驱动器。其中，中央处理器连接CAN总线控制器，CAN总线控制器连接光电耦合器，光电耦合器连接于物理驱动器，物理驱动器用于连接CAN总线网络。

图6示出了一种实施方式下的CAN网络接口模块中的CAN总线缺省收发器或CAN总线冗余收发器的电路。如图6所示，CAN网络接口模块电路包括CAN总线控制器D2(型号：SJA1000T)，双向数字隔离器D5(型号：IL712)，物理驱动器D6(型号：PCA82C250)，电阻R2、R3以及R6，电容C3、C4、C8、C9、C12、C15以及晶振Y2(型号：16MHZ20ppm)，连接关系如图6所示。该电路为本领域内常用的CAN总线电路，故其工作原理在此不再详细描述。

下面进一步介绍下其它模块：

RS485/RS422接口模块，用于通过I/O接口连接中央处理器和RS485/RS422网路，兼容现有网络的RS485/RS422通信。RS485/RS422网络包括一路缺省通信和一路冗余通信。RS485/RS422接口模块包括光电耦合器以及物理驱动收发器。其中，中央处理器连接光电耦合器，然后连接于物理驱动收发器，物理驱动收发器连接于RS485/RS422网络。

以太网接口模块，用于通过I/O接口连接中央处理器和以太网，兼容现有的以太网通信。以太网通信包括一路缺省通信和一路冗余通信。以太网接口模块包括单片机、以太网控制器，以太网物理驱动器、E2PROM和隔离变压器。其中，中央处理器通过双口SRAM连接至单片机，单片机连接以太网控制器和E2PROM，以太网控制器连接物理驱动器，物理驱动器连接隔离变压器，然后连接至以太网。

Profibus接口模块，用于通过I/O接口连接到中央处理器和Profibus网络，兼容现有的Profibus设备。Profibus接口模块包括Profibus控制器、总线驱动以及光电隔离电路。其中，中央处理器连接Profibus控制器，然后连接光电隔离电路，再连接总线驱动电路。

程序升级接口，用于中央处理器程序升级。其包括蓝牙电路和CAN总线电路。蓝牙电路包括蓝牙控制器、蓝牙射频模块、蓝牙射频匹配电路、陶瓷天线、Flash存储器和电源模块；中央处理器通过RS232接口与蓝牙控制器进行连接，蓝牙控制器连接于蓝牙射频模块，之后连接到蓝牙射频匹配电路，然后连接到陶瓷天线，Flash中主要存储蓝牙程序，电源模块给整个蓝牙电路进行供电；外部手持设备通过蓝牙对中央处理器的程序进行升级和诊断。CAN总线网络连接方式上面已经介绍过，不再赘述。

开关量输入隔离驱动模块和开关量输出隔离驱动模块通过I/O接口与中央处理器连接，包括驱动电路和光耦隔离电路。中央处理器连接光耦隔离电路，然后连接驱动电路。

模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块通过I/O接口与中央处理器连接，包括光耦隔离电路，转换电路，信号调理电路。对于模拟量输入来说，中央处理器连接光耦隔离电路，然后连接A/D转换器，然后连接信号调理电路，再接匹配阻容网络后，连接到外设的模拟输出。对于模拟量输出来说，中央处理器连接到光耦隔离电路，然后连接到D/A转换器，之后再连接信号调理电路，然后接到外设的模拟输入。

CAN总线地址ID接口，用于方便地读取CAN总线地址ID模块中的地址，主要包括光电隔离电路。

CAN总线地址ID模块，利用DB9的外壳和接口被设计成一个独立的钥匙。由于该CAN总线地址ID模块在实际使用中几乎不会发生故障，在更换集成电路母板或者使用其他一样的设备互换查找问题时，只需要将该地址ID模块拔下即可。在更换后将该CAN总线地址ID模块再次插上便可顺利工作，不会导致地址码拨乱的现象发生。

电源模块，将输入27V电压经过过流过压保护，然后接隔离DC/DC，最终输出+24V、+5V、+3.3V以及±12V电压供整个装置使用。

各模块智能供电电路，将电源模块输出电压连接到MOSFET开关管的S极，中央处理器通过光耦控制MOSFET开关管的G极，从而实现MOSFET开关管的导通，使得输出电压通过MOSFET开关管供电给各模块。当中央处理器通过I/O接口检测到模块已经可靠安装后，便使得MOSFET开关管导通，供电给各模块，使各模块正常工作。同时智能供电电路同时带有报警指示，以检测电压是否正常供给各模块。

报警电路，主要是监测输出电压是否过压和过流，如果发生过压和过流，则报警，并且切断输出。

图7为本实施例的应用示意图。

如图7所示，在该应用中，本实施例的船用车令传送及执行装置有三个，分别设置在驾驶室、集控室和机舱。该装置在驾驶室中通过CAN总线与车钟系统连接；在集控室中通过CAN总线与主机遥控系统、监控信息系统、车钟系统连接；在机舱中通过CAN总线与外设、损管系统、柴油机网络、车钟系统连接。驾驶室、集控室和机舱通过两路冗余CAN总线(CAN1和CAN2)进行连接和传输数据。该装置通过“CAN总线路由”功能将各个系统连接在一起进行数据交换及数据共享，同时将驾驶室车钟系统和集控室车钟系统发送的各种车令通过机舱的船用车令传送及执行装置转发给机舱车钟系统，同时根据相应的车令去控制开关量输入/输出、模拟量输入/输出去完成相应的操作。机舱的船用车令传送及执行装置还可以将CAN总线数据通过RS485/R422接口模块、以太网接口模块以及Profibus接口模块与相应的接口进行数据交换，从而控制相应的外设。

具体来说，本实施例的船用车令传送及执行装置中，中央处理器通过CAN总线可以接收来自车钟系统、柴油机网络系统、损管系统和其他信息系统(例如监控信息系统)的信息，对这些信息进行解析和执行。如果该信息是其他网络的信息而不是船用车令传送及执行装置的信息，那么该装置将进行路由功能，实现将信息传送给相应的网络；如果信息是船用车令传送及执行装置本身的信息，那么船用车令传送及执行装置会解析并执行相应的操作。例如：1.通过开关量输入隔离驱动模块将外设开关量信息(例如开关量传感器的开关状态，电磁阀开闭状态，集控室、驾驶室以及机舱的面板操作按键状态)采集回来，并通过CAN总线传送给监控信息系统，开关量输出隔离驱动模块、模拟量输出隔离驱动模块去执行相应的控制、信息交换以及在监控信息系统实时显示各种状态；2.通过模拟量输入隔离驱动模块将外设模拟量信息(例如压力、温度、流量、液位传感器以及电动执行机构、齿轮箱、调距桨的输出模拟信号)采集回来，并通过CAN总线传送给监控信息系统，开关量输出隔离驱动模块、模拟量输出隔离驱动模块去执行相应的控制、信息交换以及在监控信息系统实时显示各种状态；3.通过CAN总线接收来自监控信息系统、车钟系统、柴油机网络系统以及损管系统的控制信息，将控制信息传送给开关量输出隔离驱动模块去控制集控室、驾驶室、机舱的面板指示灯，电磁阀的开闭以及功率继电器的开合；同时将信息传送给模拟量输出隔离驱动模块用于控制电动执行机构、齿轮箱、调距桨等控制类的外设。

本实施例的船用车令传送及执行装置实现了：

1.接收驾驶室主车钟和应急车钟的车令，并分析和解析车令，根据车令去完成相应的控制；实现车令的传送和转发，将车令可以转发给不同的设备，用于不同设备的控制；当主车钟和应急车钟发生故障时，还可以将驾驶室、集控室以及机舱面板上相应的按键，通过分析处理转换为相应的车令，去驱动其他的外围设备进行工作；

2.开关量/模拟量信号采集，通过CAN总线发送给相应的设备，避免了大量I/O布线；由于装置可以就近安装在采集设备和控制设备的旁边，同样减少了线路传输的衰减以及干扰；

3.具有很多开放的结构，如以太网、RS485/RS422，Profibus等网络接口，可以兼容目前系统的信息传输以及控制，而不需要用户重新更换大量的设备，为用户节约了成本和开支；

4.具有路由功能，可以将目前船上的各个CAN总线网络进行整合，减轻了CAN总线的负载压力，同时很容易的增加CAN总线节点数目，可以方面的接入不同的系统，实现不同系统之间的数据交换；

5.由于所有的外设接口都采用模块化(开关量输入/输出，模拟量输入/输出，通讯模块选择，路由功能选择)的设计，所以用户可以根据不同的功能选用不同配置；同时，用户系统需要升级时，无须更换整个设备，只需要更换相应模块即可以完成设备升级，为用户节省了开支；同时也带来了维护的方便性，发生故障时只需要更换故障模块即可；

6.远程升级功能，通过CAN总线可以实现单片机程序的远程升级，不需要将设备拆下来后，寄给厂家才可以升级；当用户改变需求时，自己通过CAN总线就可以将所有的船用车令传送装置进行在线升级，而不必将设备拆下。

需要注意的是，以上列举的仅为本实用新型的具体实施例，显然本实用新型不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种船用车令传送及执行装置，其特征在于，包括：

中央处理器；

若干个CAN网络接口模块，其分别与所述中央处理器双向数据连接；

开关量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

开关量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

模拟量输入隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

模拟量输出隔离驱动模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

外设接口模块，其与所述中央处理器双向数据连接；

CAN总线地址ID接口，其与所述中央处理器双向数据连接；

CAN总线地址ID模块，其与所述CAN总线地址ID接口连接；

电源模块，其为所述船用车令传送及执行装置供电。

2.如权利要求1所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于：所述外设接口模块包括RS485/RS422接口模块、以太网接口模块、Profibus接口模块的至少其中之一。

3.如权利要求1所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于，所述各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块的至少其中之一通过相应的I/O接口与中央处理器双向数据连接。

4.如权利要求1所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于：所述中央处理器设于集成电路母板上，所述各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块连接于集成电路母板上以与所述中央处理器双向数据连接。

5.如权利要求4所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于：所述CAN总线地址ID接口设于集成电路母板上，所述CAN总线地址ID模块与CAN总线地址ID接口可插拔地连接。

6.如权利要求1所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于，还包括若干智能供电电路，其均分别与电源模块和中央处理器连接，各智能供电电路分别对应各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块设置，中央处理器检测各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块的安装信号，并根据接收到的安装信号控制各智能供电电路向与其对应设置的各CAN网络接口模块、外设接口模块、开关量输入隔离驱动模块、开关量输出隔离驱动模块、模拟量输入隔离驱动模块和模拟量输出隔离驱动模块供电。

7.如权利要求6所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于，还包括报警电路，其与所述各智能供电电路和中央控制器连接。

8.如权利要求1所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于，还包括程序升级接口。

9.如权利要求8所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于，所述程序升级接口包括蓝牙电路和CAN总线电路。

10.如权利要求9所述的船用车令传送及执行装置，其特征在于：所述蓝牙电路包括：蓝牙控制器、蓝牙射频模块、射频匹配电路、天线、存储器和电源模块，其中中央控制器与蓝牙控制器连接，蓝牙控制器与蓝牙射频模块连接，蓝牙射频模块与射频匹配电路连接，射频匹配电路与天线连接，电源模块为所述程序升级接口供电，用于存储蓝牙程序的存储器与中央控制器连接。