一种新型船舶气动控制系统的制作方法

本发明属于气动控制系统技术领域，具体涉及一种新型船舶气动控制系统。

背景技术：

当前我国船舶发展速度较快，气动控制系统对船舶的安全性不言而喻，如何高效及时地控制气路对重要舱室进行常规关闭和紧急关闭成为船舶领域内重要的技术方向。

目前，国内在气动控制系统的控制上普遍存在监控滞后和不稳定的情况，并且数据交互上组网繁琐，成本和设备空间浪费极大，随着国家船舶发展需求，急需要解决当前问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种新型船舶气动控制系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型船舶气动控制系统，包括：气动控制箱、接线箱、控制对象设备、上层设备和监控设备，其中，所述气动控制箱分别与所述接线箱、所述上层设备和所述监控设备连接，所述接线箱还与所述控制对象设备连接。

优选地，所述气动控制箱包括：plc模块、电源模块、串口通信模块、继电器输出模块和操作面板，其中，所述plc模块的电源端与所述电源模块连接，所述plc模块的通信端与所述串口通信模块连接，所述plc模块的io端分别与所述继电器输出模块、所述操作面板和所述控制对象设备连接，所述电源模块与外界电源连接，所述串口通信模块分别与所述上层设备和所述监控设备连接，所述继电器输出模块与所述控制对象设备连接。

优选地，所述气动控制箱还包括：壳体，所述plc模块、所述电源模块、所述串口通信模块和所述继电器输出模块均设置于所述壳体中，所述操作面板设置于所述壳体上。

优选地，所述壳体上设置有钢丝绳减震器，所述钢丝绳减震器与船舱内壁连接。

优选地，所述气动控制箱还包括：滤波器，所述滤波器分别与所述电源模块和所述外界电源连接。

优选地，所述控制对象设备包括：电磁阀和气动附件，其中，所述继电器输出模块与所述电磁阀连接，所述plc模块与所述气动附件连接，所述电磁阀和所述气动附件通过气路管道连接。

优选地，所述plc模块包括：控制单元、电源单元、数字量单元和通讯单元，其中，所述控制单元分别与所述电源单元、所述数字量单元和所述通讯单元连接，所述电源单元与所述电源模块连接，所述数字量单元与所述继电器输出模块连接，所述通讯单元与所述串口通信模块连接。

优选地，所述操作面板上设置有指示灯、按钮、旋钮和蜂鸣器，其中，所述指示灯、所述按钮、所述旋钮和所述蜂鸣器分别与所述plc模块连接。

优选地，所述接线箱包括：箱体、端子和熔断器，其中，所述端子和所述熔断器设置于所述箱体中，所述端子分别与所述气动控制箱和所述控制对象设备中的气动附件连接，所述熔断器分别与所述气动控制箱和所述控制对象设备中的电磁阀连接。

优选地，所述接线箱还包括：减震器，所述减震器设置于所述箱体中，所述端子和所述熔断器设置于所述减震器上。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请提供的一种新型船舶气动控制系统具有如下有益效果：

(1)采用自主研发的串口通信模块，运用先进的多主对一从的rs485通信技术，解决了多个监控设备无法同时访问并进行数据交互的问题；

(2)采用plc作为控制核心单元，根据硬件设计特点制定最优的控制设计，解决了控制逻辑紊乱、控制指令和反馈状态滞后的问题；

(3)优良的电磁兼容性，解决了电磁干扰影响数据通信的问题；

(4)优良的环境适应性，解决了无法适应苛刻、复杂环境的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统另一实施例的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统中气动控制箱的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统中接线箱的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统的通信原理图；

图6是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统中气动控制箱的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统中接线箱的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种新型船舶气动控制系统的工作流程示意图。

具体实施方式

下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。

在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

如图1-8，在本申请实施例中，本发明提供了一种新型船舶气动控制系统，包括：气动控制箱10、接线箱20、控制对象设备30、上层设备40和监控设备50，其中，所述气动控制箱10分别与所述接线箱20、所述上层设备40和所述监控设备50连接，所述接线箱20还与所述控制对象设备30连接。

在本申请实施例中，本发明提供的一种新型船舶气动控制系统将气动控制箱10和接线箱20组成一个系统，当系统网络通信搭建正常后，启动系统内各设备，然后上电进行通信初始化，用户通过上层设备40向气动控制箱10发送控制指令，气动控制箱10再将指令通过接线箱20发送给控制对象设备30，进而控制控制对象设备30的开关动作；同时，各个控制对象设备30的开关信息和故障信息通过接线箱20发送给气动控制箱10，气动控制箱10再将信息发送给监控设备50，监控设备50根据开关信息进行控制对象设备30的状态显示，根据故障信息进行报警。

如图3，在本申请实施例中，所述气动控制箱10包括：plc模块11、电源模块12、串口通信模块13、继电器输出模块14和操作面板15，其中，所述plc模块11的电源端与所述电源模块12连接，所述plc模块11的通信端与所述串口通信模块13连接，所述plc模块11的io端分别与所述继电器输出模块14、所述操作面板15和所述控制对象设备30连接，所述电源模块12与外界电源连接，所述串口通信模块13分别与所述上层设备40和所述监控设备50连接，所述继电器输出模块14与所述控制对象设备30连接。

如图3，在本申请实施例中，所述控制对象设备30包括：电磁阀和气动附件，其中，所述继电器输出模块14与所述电磁阀连接，所述plc模块11与所述气动附件连接，所述电磁阀和所述气动附件通过气路管道连接。

在本申请实施例中，气动控制箱10采集气动附件的开闭状态信息，同时向电磁阀下发控制信息；气动控制箱10通过rs485接口向监控设备50上传气动附件的全部状态信息；接线箱20负责将气动控制箱10与电磁阀和气动附件进行硬线连接。具体地，串口通信模块13与上层设备40和监控设备50之间采用的是串口rs485通信方式。plc模块11将采集到的控制对象设备30中气动附件的数据信息上传至串口通信模块13，再由串口通信模块13与外部多个上层设备40和监控设备50进行数据交互；监控设备50显示气动附件的数据信息，而用户通过上层设备40向串口通信模块13发送控制指令，串口通信模块13将控制指令发送给plc模块11，plc模块11通过硬接线将控制指令发给继电器输出模块14，并控制继电器输出模块14发出dc220v的驱动电压驱动控制对象设备30中的电磁阀，电磁阀控制气路管道内压缩空气的流通或截止，从而控制气动附件的开关动作；同时，plc模块11采集气动附件的开闭状态和故障信息，并通过操作面板15进行控制对象设备30的供电状态显示和报警。

如图2，在本申请实施例中，气动控制箱10的个数可以为3个，依次为a型气动控制箱、b型气动控制箱和c型气动控制箱，a型气动控制箱、b型气动控制箱和c型气动控制箱的结构和工作原理相同，均采用串口通信方式与上层设备40和监控设备50进行数据交互，均具有本地和远程控制方式，区别在于控制电磁阀的个数不一样。

如图6，在本申请实施例中，所述气动控制箱10还包括：壳体，所述plc模块11、所述电源模块12、所述串口通信模块13和所述继电器输出模块14均设置于所述壳体中，所述操作面板15设置于所述壳体上。

在本申请实施例中，壳体为铁质材料壳体，可以为plc模块11、电源模块12、串口通信模块13和继电器输出模块14提供保护。

在本申请实施例中，所述壳体上设置有钢丝绳减震器，所述钢丝绳减震器与船舱内壁连接。

在本申请实施例中，钢丝绳减震器可以降低船舶运行过程中给壳体带来的震动，从而提高气动控制箱10的工作稳定性。

如图3，在本申请实施例中，所述气动控制箱10还包括：滤波器16，所述滤波器16分别与所述电源模块12和所述外界电源连接。

在本申请实施例中，滤波器16可以将外界电源中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，从而为电源模块12提供所需频率的电压。

在本申请实施例中，所述plc模块11包括：控制单元、电源单元、数字量单元和通讯单元，其中，所述控制单元分别与所述电源单元、所述数字量单元和所述通讯单元连接，所述电源单元与所述电源模块12连接，所述数字量单元与所述继电器输出模块14连接，所述通讯单元与所述串口通信模块13连接。

在本申请实施例中，plc模块11通过电源单元获取电源模块12提供的电能，通过数字量单元向继电器输出模块14发送控制指令，通过通讯单元与串口通信模块13进行数据交互，控制单元根据通讯单元发送的数据控制数字量单元向继电器输出模块14发送相应的控制指令。

在本申请实施例中，所述操作面板15上设置有指示灯、按钮、旋钮和蜂鸣器，其中，所述指示灯、所述按钮、所述旋钮和所述蜂鸣器分别与所述plc模块11连接。

在本申请实施例中，操作面板15的主要工作区域包含指示灯、按钮、旋钮和蜂鸣器，指示灯可以进行系统的工作状态指示，按钮和旋钮可以实现对系统操作的基本信息输入，蜂鸣器可以实现对系统的报警。

如图4和7，在本申请实施例中，所述接线箱20包括：箱体21、端子22和熔断器23，其中，所述端子22和所述熔断器23设置于所述箱体21中，所述端子22分别与所述气动控制箱10和所述控制对象设备30中的气动附件连接，所述熔断器23分别与所述气动控制箱10和所述控制对象设备30中的电磁阀连接。

在本申请实施例中，气动附件的到位信号通过端子22发送给气动控制箱10，气动控制箱10通过熔断器23向电磁阀发送驱动信号，电磁阀根据驱动信号控制气路管道内压缩空气的流通或截止，从而控制气动附件的开关动作。

在本申请实施例中，所述接线箱20还包括：减震器，所述减震器设置于所述箱体21中，所述端子22和所述熔断器23设置于所述减震器上。

在本申请实施例中，减震器可以降低船舶运行过程中箱体21给端子22和熔断器23带来的震动，从而提高接线箱20的工作稳定性。

如图5，下面对本发明实施例提供的气动控制系统的通讯原理进行说明：

plc模块11与串口通信模块13采用rs485通信，将气动附件状态上传给串口通信模块13，rs485通信组网时通过菊花链将最多4个气动控制箱10中的各plc模块11连接，4个plc模块11均为从站，并通过设置01-04从站地址进行区分。串口通信模块13将采集到的最多4个气动控制箱10的信息上传给多个上层设备40。串口通信模块13主要与上层设备40采用rs485串口通信连接，数据传送的方式为标准的modbusrtu串口协议，数据格式如下表所示。

本申请提供的一种新型船舶气动控制系统具有如下有益效果：

(1)采用自主研发的串口通信模块，运用先进的多主对一从的rs485通信技术，解决了多个监控设备无法同时访问并进行数据交互的问题；

(2)采用plc作为控制核心单元，根据硬件设计特点制定最优的控制设计，解决了控制逻辑紊乱、控制指令和反馈状态滞后的问题；

(3)优良的电磁兼容性，解决了电磁干扰影响数据通信的问题；

(4)优良的环境适应性，解决了无法适应苛刻、复杂环境的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。