专利名称：一种船用液压水密门电气控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种液压水密门电气控制领域，更确切地说，涉及一种船用液压水密门电气控制装置及方法。
背景技术：
船舶用水密门是保障船舶安全营运的重要设备之一。现有的船舶液压水密门有多种产品，有的基于PLC，有的基于单片机，有的基于继电器-接触器，但其具体的实现方法未见报道。此外，现有产品中存在基于PLC的产品成本相对较高，基于单片机的产品应用灵活性不足，而基于继电器-接触器的产品所用的电线较多。总之现有方案中，水密门电气控制相关的技术存在功能不完善、灵活性不足等问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于微处理器、编码器、译码器和通信网络的，它可根据船舶实际水密门的数量灵活组装，构成所需的船舶用液压水密门电气控制系统。为实现上述目的，本发明可采用的技术方案是一种船用液压水密门电气控制装置，它包括主模块和与所述主模块电连接的扩展模块；所述主模块包括微处理器和与所述微处理器电连接的第一编码器、第一译码器、通信接口模块、第二译码器、第一锁存器和第一扩展接口 ；所述控制装置还包括与所述第一编码器电连接的第一开关量输入接口和与所述第一锁存器电连接的第一开关量输出接Π ；所述微处理器通过所述第一译码器从所述第一编码器中读入所述第一开关量输入接口的状态信息，所述微处理器通过所述通信接口模块从驾控室获取指令，并根据读入的状态信息和/或获取的水密门控制指令比较以确定是否通过第一锁存器向所述第一开关量输入接口发出驱动执行机构的控制指令。优选地，在所述的船用液压水密门电气控制装置中所述扩展模块包括与所述主模块连接的第二扩展接口以及与所述第二扩展接口电连接的第二编码器和第二锁存器，所述第二编码器与第二开关量输入接口电连接，所述第二锁存器与所述第二开关量输出接口电连接。优选地，在所述的船用液压水密门电气控制装置中所述扩展模块还包括用于和另一扩展模块连接的第三扩展接口。优选地，在所述的船用液压水密门电气控制装置中所述主模块还包括为所述主模块及扩展模块供电的电源单元。本发明进一步提供了一种船用液压水密门电气控制方法，它包括以下步骤微处理器通过第一译码器分别从主模块和扩展模块读入第一开关量输入接口、第二开关量输入接口的状态，并通过通信中断获得驾控室水密门的相应控制指令；
所述微处理器判断读入的第一开关量输入接口、第二开关量输入接口的状态和/或获得的驾控室水密门的相应控制指令是否一致；若一致，则进入依次读取输入状态和等待通信中断状态；若不一致，则进行程序处理，处理后如需更新输出，则通过第二译码器选择相应的主模块上的第一锁存器或扩展模块上的第二锁存器输出控制指令，通过主模块上的第一开关量输出接口或扩展模块上的第二开关量输出接口驱动相应的执行机构。优选地，在所述的船用液压水密门电气控制方法中所述控制方法进一步包括读取发出更新指令的水密门的相应状态，并经通信接口模块传送至航行数据记录仪及驾控室水密门监控模块，然后进入读取输入状态和等待通信中断状态，处理后如无输出需更新，则进入读取输入状态和等待通信中断状态。优选地，在所述的船用液压水密门电气控制方法中所述控制方法进一步包括首次运行该船舶液压水密门电气控制装置前，通过第一扩展接口确定所接入的扩展模块的数量。本发明的有益效果是采用编码器、译码器和锁存器，可大大减小控制装置的尺寸及其复杂程度；控制装置采用主模块与扩展模块方式，可根据实际的水密门数灵活构建液压水密门电气控制系统；可有效地减少配备备品、备件所需要的费用。应当认识到，本发明以上各实施例中的特征可以在本发明的范围内自由组合，而并不受其顺序的限制一只要组合后的技术方案落在本发明的实质精神内。
下面将结合附图及实施例对本发明船用液压水密门电气控制装置作进一步说明，附图中图I是本发明一种船用液压水密门控制装置构成的液压水密门电气控制系统的结构示意图；图2是本发明所述的船用液压水密门电气控制装置主模块的结构示意图；图3是本发明所述的船用液压水密门电气控制装置扩展模块的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读本发明之后，本领域的技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请的权利要求所限定的范围。如图I所示，本发明公开了一种船用液压水密门控制装置构成的液压水密门电气控制系统。根据船舶液压水密门的多少，可能仅由主模块、由主模块与一个扩展模块、或主模块与两个及以上的扩展模块组成；主模块通过CAN总线与驾控室水密门监控模块进行信息的交换，以获得水密门控制指令；控制装置主模块通过RS485总线将水密门的相关信息传送至船载航行数据记录仪(VDR)。进一步地，主模块所控制的水密门的外部非远程的开关量输入信号通过开关量输入接口经编码器与微处理器相连，非主模块所控制的水密门的外部非远程开关量输入信号通过开关量输入接口，经扩展模块上的编码器再经扩展接口与主模块上的微处理器相连；远程的驾控室水密门监控模块通过通信总线经主模块上的通信模块与微处理器相连；微处理器输出的控制命令经译码器、锁存器与主模块所控制的水密门的执行器件相连，或经扩展接口、扩展模块上的译码器、锁存器与扩展模块所控制的水密门的执行器件相连；水密门的相关状态可由微处理器经通信接口模块传送至VDR。再进一步地，本发明的船用液压水密门电气控制装置的更详细地实施方式如图2和图3所示。转到如图2，描述本发明的船用液压水密门电气控制装置主模块。它包括微处理器
I、第一开关量输入接口 2、第一开关量输出接口 7、第一编码器3、第一、第二译码器4、8等。第一开关量输入接口 2与第一编码器3的输入端口相连,第一编码器3的输出端口与微处理器I的输入端口相连；第一译码器4的输入端口与微处理器I的输出端口相连，第一译码器4的输出端口与第一编码3的片选端口相连，同时与第一扩展接口 9相连；通信接口模块5与微处理器I的通信端口相连，第一锁存器6的输入端口与微处理器I的输出端口相连，第一锁存器6的输出端口与第一开关量输出接口 7相连,第二译码器8的输出端口与微处理器I的输出端口相连，第二译码器8的输出端口与第一锁存器6的片选端相连，同时与第 一扩展接口 9相连，第一扩展接口 9与微处理器I的输出、输入端口分别相连，同时与第二扩展接口 11相连。电源模块10分别连接微处理器I、第一开关量输入接口 2、第一编码器
3、第一译码器4、通信接口模块5、第一锁存器6、第一开关量输出接口 7、第二译码器8和第一扩展接口 9。其中，第一开关量输入接口 2用以接入水密门的开关状态、水密门的开/关控制、液压泵的启/停、液压油的油位/压力等输入信号；第一编码器3用以将较多的十进制开关量输入信号转换为较少的二进制开关量信号；第一译码器4用以依次选择所读取的编码器的输出值；通信接口模块5由CAN总线和485总线构成，通过CAN总线与驾控室的水密门监控模块进行信息的交换，通过485总线将水密门的相关信息传送至VDR ;第一锁存器6用以锁存微处理器针对某一门的控制指令；第一开关量输出接口 7用于与外部执行器件相连，根据锁存器的输出信号驱动相应的执行器件；第二译码器8用于根据微处理器的指令选择与要控制的水密门相对应的锁存器；第一扩展接口 9由数据总线、控制总线和电源线组成，用以与扩展模块(第二扩展接口 11)相连；微处理器1，通过第一扩展接口 9确定所接入的扩展模块数，根据输入的开关量信号或经通信获得的驾控室水密门监控模块的指令，进入液压泵启/停、水密门开/关、声光报警、通信中断等待等状态。如图3，本发明公开了船用液压水密门电气控制装置扩展模块。它包括第二扩展接口 11、第二开关量输入/输出接口 12、15等，第二开关量输入接口 12与第二编码器13的输入端口相连，第二编码器13的输出端口与第二扩展接口 11相连，第二扩展接口 11分别与第二编码器13片选端、输出端相连，同时分别第二译码器14的输入端、片选端相连，同时与主模块(第一扩展接口 9)相连，同时与第三扩展接口 16相连，第二锁存器14的输出端与第二开关量输出接口 15相连。其中，第二扩展接口 11，由数据总线、控制总线和电源线组成，用以与主模块(第一扩展接口 9)相连；第二开关量输入接口 12，用以接入水密门的开关状态、水密门的开/关控制指令、液压泵的启/停、液压油的油位/压力等输入信号；第二编码器13，用以将较多的十进制开关量输入信号转换为较少的二进制开关量信号；第二锁存器14，用以锁存微处理器针对某一门的控制指令；第二开关量输出接口 15，与外部执行器件相连，根据锁存器的输出信号驱动相应的执行器件；第三扩展接口 16，由数据总线、控制总线和电源线组成，用以与扩展模块(第二扩展接口 11)相连。
接下来描述本发明的控制方法，建成上述船舶液压水密门电气控制系统后、在首次运行前，通过第一扩展接口 9确定所接入的扩展模块的数量。正常运行时，微处理器I通过第一译码器4依次选择主模块上和扩展模块上的第一编码器3、第二编码13读入与编码器相连的第一开关量输入接口 2、第二开关量输入接口12的状态，通过通信中断获得驾控室水密门控制指令，然后微处理器I判断读入的状态和获得的指令是否发生的变化(是否一致)，若未发生变化则进入依次读取输入状态和等待通信中断状态，若发生了变化则进行程序处理，处理后如需更新输出，则通过译码器选择相应的主模块上的第一锁存器6或扩展模块上的第二锁存器14输出控制指令，通过主模块上的第一开关量输出接口 7或扩展模块上的第二开关量输出接口 15驱动相应的执行器件,然后读取发出更新指令的水密门的相应状态，并经通信接口模块5传送至VDR及驾控室水密门
监控模块，然后进入依次读取输入状态和等待通信中断状态，处理后如无输出需更新，则进入依次读取输入状态和等待通信中断状态。
权利要求
1.一种船用液压水密门电气控制装置，其特征在于它包括主模块和与所述主模块电连接的扩展模块； 所述主模块包括微处理器(I)和与所述微处理器(I)电连接的第一编码器(3 )、第一译码器(4)、通信接口模块(5)、第二译码器(8)、第一锁存器(6)和第一扩展接口(9);所述控制装置还包括与所述第一编码器(3)电连接的第一开关量输入接口(2)和与所述第一锁存器(6)电连接的第一开关量输出接口(7)； 所述微处理器(I)通过所述第一译码器(4)从所述第一编码器(3)中读入所述第一开关量输入接口( 2 )的状态信息，所述微处理器(I)通过所述通信接口模块(5 )从驾控室获取控制指令，并根据读入的状态信息和/或获取的水密门控制指令比较以确定是否通过第一锁存器(6)向所述第一开关量输入接口(7)发出驱动执行机构的控制指令。
2.根据权利要求I所述的船用液压水密门电气控制装置，其特征在于所述扩展模块包括与所述主模块连接的第二扩展接口(11)以及与所述第二扩展接口(11)电连接的第二编码器(13)和第二锁存器(14)，所述第二编码器(13)与第二开关量输入接口( 12)电连接，所述第二锁存器(14)与所述第二开关量输出接口(15)电连接。
3.根据权利要求2所述的船用液压水密门电气控制装置，其特征在于所述扩展模块还包括用于和另一扩展模块连接的第三扩展接口( 16 )。
4.根据权利要求I至3任一项所述的船用液压水密门电气控制装置，其特征在于所述主模块还包括为所述主模块及扩展模块供电的电源单元(10 )。
5.一种如权利要求I所述的船用液压水密门电气控制方法，其特征是它包括以下步骤 微处理器(I)通过第一译码器(4)分别从主模块和扩展模块读入第一开关量输入接口(2)、第二开关量输入接口(12)的状态，并通过通信中断获得驾控室水密门的相应控制指令； 所述微处理器(I)判断读入的第一开关量输入接口(2)、第二开关量输入接口(12)的状态和/或获得的驾控室水密门的相应控制指令是否一致； 若一致，则进入依次读取输入状态和等待通信中断状态； 若不一致，则进行程序处理，处理后如需更新输出，则通过第二译码器选择相应的主模块上的第一锁存器(6)或扩展模块上的第二锁存器(14)输出控制指令，通过主模块上的第一开关量输出接口(7)或扩展模块上的第二开关量输出接口(15)驱动相应的执行机构。
6.根据权利要求5所述的船用液压水密门电气控制方法，其特征在于所述控制方法进一步包括 读取发出更新指令的水密门的相应状态，并经通信接口模块(5)传送至航行数据记录仪及驾控室水密门监控模块，然后进入读取输入状态和等待通信中断状态，处理后如无输出需更新，则进入读取输入状态和等待通信中断状态。
7.根据权利要求5或6所述的船用液压水密门电气控制方法，其特征在于所述控制方法进一步包括首次运行该船舶液压水密门电气控制装置前，通过第一扩展接口(9)确定所接入的扩展模块的数量。
全文摘要
本发明公开了一种船用液压水密门电气控制装置及方法，该控制方法包括主模块和与所述主模块电连接的扩展模块；其中主模块包括微处理器和与所述微处理器电连接的第一编码器、第一译码器、通信接口模块、第二译码器、第一锁存器和第一扩展接口；微处理器通过第一译码器从第一编码器中读入第一开关量输入接口的状态信息，微处理器通过通信接口模块从驾控室获取指令，并根据读入的状态信息和/或获取的水密门控制指令比较以确定是否通过第一锁存器向第一开关量输入接口发出驱动执行机构的控制指令。本发明的船用液压水密门电气控制装置具有的优点是结构简单、布局灵活和能够降低成本。
文档编号G05B19/418GK102945036SQ20121046522
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者黄巧亮, 刘维亭, 朱志宇, 袁文华, 万振刚, 张永林, 王欣, 王敏 申请人:江苏科技大学