基于冗余设置的船舶LNG供气电控系统的制作方法

本实用新型涉及LNG供给控制技术领域，尤其是涉及基于冗余设置的船舶LNG供气电控系统。

背景技术：

现有船舶主要以柴油发动机为主，但柴油燃烧过程中会对环境造成严重污染，根据美丽中国气化长江的项目，推动长江内河船舶改造为以液化天然气(LNG)和柴油双燃料机的船舶，虽然目前船上机电设备虽然信息化程度有了一定的提高，但是其各集控设备的设计思路仍沿用传统的模式，各阀门控制及安保控制多通过一个主控制器进行，若该控制器故障，则整个LNG供气管路系统都将无法工作，而LNG供气管路上的各设备分布于机舱的各处，网络基本无互通，信息基本无共享，不能实现对全船机电设备集中进行监测以及控制管理。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提出了基于冗余设置的船舶LNG供气电控系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

具体的，包括燃料控制柜、机舱显控箱、充装控制箱、第一CAN总线及第二CAN总线，所述燃料控制柜包括左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器，所述左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器均与所述第一CAN总线及所述第二CAN总线连接；

所述充装控制箱及机舱显控箱均与所述第一CAN总线及第二CAN总线连接，充装控制箱通过第一CAN总线及第二CAN总线与每个左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，机舱显控箱通过第一CAN总线及第二CAN总线与每个左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接。

进一步的，所述左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器均为多个，每个所述左供气管路控制器均与所述第一CAN总线及第二CAN总线连接，且多个左供气管路控制器之间两两连接，每个所述右供气管路控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且多个右供气管路控制器之间两两连接，每个所述充装管路控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且多个充装管路控制器之间两两连接，每个所述安保控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且多个安保控制器之间两两连接。

进一步的，所述燃料控制柜包括第一人机交互模块及第二人机交互模块，所述机舱显控箱包括第三人机交互模块，所述第一人机交互模块分别通过所述第一CAN总线及所述第二CAN总线与所述左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，所述第二人机交互模块分别通过第一CAN总线及第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，所述第三人机交互模块分别通过第一CAN总线及第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接。

进一步的，所述第一人机交互模块、第二人机交互模块及第三人机交互模块均为LCD触摸屏。

进一步的，所述充装控制箱上设置有用于控制所述左供气管路控制器、所述右供气管路控制器、所述充装管路控制器及所述安保控制器的控制开关。

进一步的，所述安保控制器分别与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀、右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀及充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，所述左供气管路控制器与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，所述右供气管路控制器与右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，所述充装管路控制器与充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接。

进一步的，多个所述安保控制器与左供气管路、右供气管路及充装管路一一对应，且分别与对应的左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接、对应的右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接及对应的充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接；多个所述左供气管路控制器分别与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，多个所述右供气管路控制器分别与右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，多个所述充装管路控制器分别与充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接。

进一步的，所述系统还包括电源模块，所述电源模块包括主电源及备用电源，所述主电源通过开关电源连接到冗余电源模块，所述备用电源通过隔离电源连接到所述冗余电源模块，所述冗余电源模块用于为所述系统供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型各管路的控制系统和安全保护系统相互独立，左供气管路控制、右供气管路控制和充装控制采用分布式控制方式，单个子系统故障不影响其他子系统的正常工作，且各管路子系统通过多条CAN总线构成冗余网络，机舱显控箱及燃料控制柜均可对各管路进行独立控制，有效提高LNG供给控制系统的稳定性与可靠性。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例1的系统结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例1的系统控制结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例2的系统控制结构示意图；

图4为本实用新型优选实施例2的控制器连接结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1、图2所示，基于冗余设置的船舶LNG供气电控系统，包括燃料控制柜、机舱显控箱、充装控制箱、第一CAN总线及第二CAN总线，燃料控制柜包括左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器，左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，其中第一CAN总线为CAN_BUS1，第二CAN总线为CAN_BUS2，通过双CAN总线的冗余设置，有效提高了系统的稳定性，当其中一条通信线路出现故障时，不影响系统的正常运行；

其中，左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器均为双ARM内核处理器，本实施例采用TI公司的TMS570LS3137型号处理器，每个处理器上连接有两个CAN总线控制器，并通过两个CAN总线控制器分别与第一CAN总线及第二CAN总线连接。

本实施例中，机舱显控箱设置在本质安全型机舱或ESD防护式机舱内，充装控制箱设置在燃料储罐附近，便于对燃料储罐进行充装控制，燃料储罐与左供气管路、右供气管路及充装管路分别连接，左供气管路、右供气管路及充装管路上均设置有温度传感器及压力传感器，左供气管路、右供气管路及充装管路上还分别设置有用于对各管路进行通断控制的电磁阀。

进一步的，安保控制器分别与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀、右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀及充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，左供气管路控制器与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，右供气管路控制器与右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，充装管路控制器与充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接；其中，左供气管路控制器、右供气管路控制器及安保控制器分别通过驱动模块与电磁阀连接，所述驱动模块为BTS621L1驱动芯片，每个BTS621L1驱动芯片对应一个受控电磁阀，具体的，左供气管路中，左供气管路控制器和安保控制器的输出端分别与BTS621L1驱动芯片的输入端连接，BTS621L1驱动芯片的输出端与对应电磁阀连接，右供气管路中，右供气管路控制器和安保控制器的输出端分别与BTS621L1驱动芯片的输入端连接，BTS621L1驱动芯片的输出端与对应电磁阀连接，充装管路中，充装管路控制器和安保控制器的输出端分别与BTS621L1驱动芯片的输入端连接，BTS621L1驱动芯片的输出端与对应电磁阀连接。

充装控制箱及机舱显控箱均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，充装控制箱通过第一CAN总线及第二CAN总线与每个左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，机舱显控箱通过第一CAN总线及第二CAN总线与每个左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接；充装控制箱上设置有用于控制左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器的控制开关，以及分别通过第一CAN总线和第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接的第四人机交互模块，第四人机交互模块为LCD触摸屏，通过充装控制箱上的控制开关可以实现对左供气管路、右供气管路及充装管路电磁阀的控制，触摸屏用于显示系统状态，如燃料储罐的温度、压力等监测值。

进一步的，燃料控制柜包括第一人机交互模块及第二人机交互模块，机舱显控箱包括第三人机交互模块，第一人机交互模块、第二人机交互模块及第三人机交互模块均为LCD触摸屏，第一人机交互模块分别通过第一CAN总线及第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，第二人机交互模块分别通过第一CAN总线及第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，第三人机交互模块分别通过第一CAN总线及第二CAN总线与左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，用于对系统进行远程辅助控制；第一人机交互模块及第二人机交互模块通过双CAN总线实现分别对系统的独立控制，同时，互为冗余，进一步的保证了系统的稳定性。

进一步的，系统还包括电源模块，电源模块包括主电源及备用电源，主电源通过开关电源连接到冗余电源模块，备用电源通过隔离电源连接到冗余电源模块，冗余电源模块用于为系统供电，本实施例中，主电源为交流输入，开关电源为AC/DC，采用型号为SE-600-24的AC/DC，备用电源为蓄电池组，隔离电源为DC/DC，采用型号为SD-1000L-24的DC/DC。

实施例2

本实施例与实施例1大致相同，其不同之处在于，左供气管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器均为多个，如图3、图4所示，本实施例包括2个左供气器管路控制器、2个右供气管路控制器、2个充装管路控制器及3个安保控制器，每个左供气管路控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且2个左供气管路控制器之间两两连接，每个右供气管路控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且2个右供气管路控制器之间两两连接，每个充装管路控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且2个充装管路控制器之间两两连接，每个安保控制器均与第一CAN总线及第二CAN总线连接，且3个安保控制器之间两两连接，第一人机交互模块、第二人机交互模块及第三人机交互模块分别通过第一CAN总线与每个左供气器管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接，第一人机交互模块、第二人机交互模块及第三人机交互模块分别通过第二CAN总线与每个左供气器管路控制器、右供气管路控制器、充装管路控制器及安保控制器连接。

3个安保控制器分别对应左供气管路、右供气管路及充装管路，并分别与对应的左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接、对应的右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接及对应的充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接；2个左供气管路控制器分别与左供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，2个右供气管路控制器分别与右供气管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，2个充装管路控制器分别与充装管路中的温度传感器、压力传感器和电磁阀连接，与实施例1相同，左供气管路控制器、右供气管路控制器及充装管路控制器分别通过驱动芯片BTS621L1与对应电磁阀连接，以左供气管路为例，2个左供气管路控制器及安保控制器的输出端分别与BTS621L1驱动芯片的输入端连接，驱动芯片的输出端与受控电磁阀连接，每个驱动芯片对应一个受控电磁阀，以此类推，右供气管路及充装管路采用相同设置；通过在同一管路设置多个控制器，实现了各管路控制子系统的冗余设置，当一个控制器故障时，不影响各管路子系统的正常运行，在双CAN总线通信的基础上，进一步提高了系统的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。