专利名称：主机遥控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于主机远程控制技术领域，具体设计应用于主机遥控系统；尤其是船舶柴油机遥控装置。
背景技术：
目前，我国应用比较广泛的船用主机遥控装置，如果以控制方式进行划分，大致可分为以下四种方式:机械式；全气动控制式；气电混合控制式；全电控制式。其中，机械式还可分软轴控制式和钢丝绳控制式，因其受控制距离的限制，主要用于近距离控制或小型船舶。全气动控制式遥控装置的控制原理一般采用气动逻辑元件或气动阀件组成气动发讯及程序控制回路，然后通过气动三位置气缸控制齿轮箱换向，通过气动膜片执行器控制主机油门调速。因为气动元件以气为动力和介质而不需要电，以及气动元件的密封性和不会产生电火花，所以气动遥控装置即使在失电的情况下仍可以安全驾驶，比较适合易燃防爆(如油船、液化气船、化学品船)及环境条件比较恶劣的船舶使用。全气动遥控装置具有原理比较简单易懂，适应各种易燃、易爆等恶劣环境，维修维护比较容易等特点。另外，全气动遥控装置使用范围广，执行机构力矩大，几乎所有国产和进口机型均可采用。气电混合控制式遥控装置的控制原理是采用气动元件和电器元件结合起来，组成程序控制系统，然后通过电磁阀进行转换，再通过气动执行偶控制齿轮箱转向(如果齿轮箱为电控转向齿轮箱则不需要转换，直接控制)。而主机调速则一般直接采用气动控制，不进行转换。气电混合控制式遥控装置从全气动遥控装置的基础上发展而来，其性能和控制原理与气动控制原理基本相同，只是将其气动控制转向发令及自动程序部分改为电气控制，然后再将电信号转换为气信号通过气动执行机构执行。电动控制式遥控装置从发令到程序采用电子元件和高集成电路，然后采用控制电机转换成机械行程，控制主机和齿轮箱调速和转向。电子遥控装置安装连接比以上两种遥控装置都简单，可以实现更复杂的程序和功能，更适合多个控制站对主机组进行控制。当然其执行力矩没有以上两种装置大，其使用范围有一定的局限性。电动控制式遥控装置国内从上世纪八十年代开始研发，但其早期的电动遥控装置因安装比较复杂，元器件性能比较差，因而性能不是很稳定。现在电动遥控装置多采用先进的芯片控制技术，控制微型电机作输出位移，然后通过软轴和主机换向及油门把手连接，实现对主机的控制。电动遥控设计控制对象主要为国外进口或引进机型，对国内部分机型不太合适，存在油门执行推拉力不足的缺点。但是电动控制遥控装置无需气源，驾驶室与机舱连接完全采用电缆连接，因而安装简单。但其价格相对于国产全气动遥控与气电混合控制式遥控来说比较高。船舶遥控装置设计的初期，需要做大量的调试工作，利用单片机可对所控制的功能在实验室内进行模拟调试，大大增加了系统的调试性能，缩短了现场调试的时间和难度，减少了遥控产品的开发周期。过去，电气工程师必须为每套设备配置专用的控制装置，严重的限制了遥控装置的通用性和拓展能力。现在采用电气控制遥控装置，主控芯片采用高性能单片机，因而我们只需要根据不同的环境编写不同的控制程序。如此可使得遥控装置的灵活性得到了大大的提高，在性能拓展方面，我们只需根据实际需要添加相应的程序即可完成功能的拓展。而一旦出现故障，系统的自检功能将指出故障的部位，便于维修人员更换模块，使维修难度和时间降低到了最低程度。同时，亦压缩了备件库存。降低了成本。目前国内外大型船舶的自动化程度都比较高，技术上基本采用了当前最新的计算机网络监控于控制技术，真正实现了无人机舱。但由于结构复杂和其初始投资较高，故在小型船舶上的推广应用还有一定的难度。同时大多数主机遥控装置使用自行研发的专业控制装置，可靠性差，通用性弱。因而船舶的遥控设计要求装置简单，易操作，可靠性强，耗能低，抗干扰能力强，控制精确及系统的可拓展性强。结合机舱条件、调试简单、维护简单等因素，我们需要使船舶的遥控在设计的时候满足下列要求:灵活性好、可调性高、通讯性强、性价比高，维护性好。
发明内容本实用新型采用的控制方式为电动控制遥控方式，以便在初级逻辑运算的基础上，希望增加数值运算、死循环调节功能，增加模拟量和PID调节模块，提高运算的速度。本遥控系统有的主要功能包含手动控制，遥控控制，紧急停车和越控，它们完成了船舶柴油机遥控装置的主要功能，柴油机遥控的后备保护(车钟遥控装置)不在本设计的考虑范围之列。为实现上述功能，本实用新型的主要技术方案:主机遥控系统，其特征是遥控系统包括上位机控制部分、通信模块和下位机控制部分，上位机控制部分与下位机控制部分通过通信模块进行数据传输、命令传递；所述上位机控制部分包括A/D采样模块、显示模块、按键模块、报警模块，通过A/D采样模块和按键模块实现指令输入，通过显示模块和报警模块进行显示和报警；所述下位机控制部分包括A/D采样模块、转速检测模块、显示模块、按键模块、报警模块、继电器工作状态检测模块、电机调速模块，通过A/D采样模块和按键模块实现指令输入，通过转速检测模块、继电器工作状态检测模块及电机调速模块进行数据检测，通过显示模块和报警模块进行显示和报警；所述A/D采样模块包括电压的检测电路；所述显示模块含LED灯显示电路、数码管显示电路；所述报警模块包括蜂鸣器的报警电路；所述按键模块包括按键的检测电路；所述转速检测模块包括柴油机的检测电路；所述继电器工作状态检测模块包括各继电器开关量的输入检测电路。
手动控制需要在上位机和下位机同时切换到手动操作，且经确认一致后操作才有效。该功能包含四个操作:分别为完车、备车、停车和消音操作。完车、备车、停车操作在单方面发生时，系统会声音报警和灯光闪烁报警，在上位机和下位机的操作取得一致时，声音报警解除，灯光闪烁报警改为常亮提示。当进行消音操作后，声音报警也可单方面解除，灯光闪烁报警也变为常亮提示。遥控控制，当上位机手柄动作时，上位机控制芯片检测手柄的动作状态，做出顺车、停车、倒车的判断，把命令发送到下位机，下位机根据收到的命令控调速直流电机和顺车、倒车电磁阀动作。下位机检测调速直流电机的动作状态和顺车、倒车电磁继电器的状态，判断顺车、倒车动作是否准确，并判断是否有错向发生。下位机还将对柴油机的转速进行检测，并根据转速作出是否会发生共振、是否超速，若检测的转速可能引起共振，下位机将向上位机发出转速禁区的报警信号。若检测的转速超出预置的转速，将自动调用减速控制程序以保证柴油机在正常的转速区间工作。当系统处于遥控控制状态时，下位机将自动检测外部设备的工作状态，如主机水温、主机油压、齿轮箱油温，齿轮箱油压、离合器压力。上述的报警动作将在故障排除或者有消音操作时解除。下位机对检测到得这些参数进行智能分析，若上述参数异常，下位机将作声音报警和灯光闪烁报警，并实时将上述故障点通过MAX485发送到上位机，由上位机控制进行声音报警和灯光闪烁报警。越控控制功能主要是针对轻微故障和紧急情况而设置的操作。在遥控控制正常工作时，一旦发生轻微的外围设备故障或遥控程序故障时，进行越控操作能够使柴油机的工作状态恢复正常，屏蔽掉对外围设备故障状态的处理。该操作只能在上位机进行，下位机无此操作。在进行越控操作时，上位机将进行声音报警和灯光闪烁报警，整个报警过程可由动作完成或消音操作解除。这是系统的一种自我修复能力的体现。这从很大程度上加强了整个遥控装置的可靠性，同时也对紧急事件的处理能力有了极大的提高。紧急停车功能主要是为了应对紧急情况。当船舶柴油机主机需要立即停车时，由遥控装置控制柴油机按一定得操作规范智能停车。不论是上位机还是下位机，都可单方面的进行紧急停车的操作，无须验证上位机和下位机的该操作是否同步有效。但在进行该操作时，会发出声音报警和灯光闪烁报警信号，且报警信号须传送到另一方的控制芯片，作出相应的报警动作。该报警信号在停车操作完成或有消音操作时解除。由于紧急停车操作在手动控制和遥控控制时都有效，无须切换到后备保护(车钟操作控制)，很大程度上保证了船舶运行的安全性。
图1为本实用新型实施例系统的连接硬件结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，对本实用新型加以详细描述。实施例:本实施例的整个遥控系统由上位机控制部分、通信模块和下位机控制部分组成；上位机控制部分由A/D采样模块、显示模块、按键模块、报警模块组成。下位机控制部分由A/D采样模块、转速检测模块、显示模块、按键模块、报警模块、继电器工作状态检测模块、电机调速模块组成。按键输入模块、报警模块比较简单，可以采用该领域的熟知的产品。显示模块含LED灯显示电路、数码管显示电路。报警模块指蜂鸣器的报警电路。A/D采样模块是指对电压的检测电路。按键输入模块是指按键的检测电路。转速检测模块是指柴油机的检测电路。继电器检测模块是指各继电器开关量的输入检测电路。本系统硬件结构图如图1所示,主要包括上位机、手柄、A/D采样、转速显示、LED显示、蜂鸣器、按键、主电源、下位机、调速电机、转速传感器、柴油机、电磁阀、主机水温续电器、齿轮箱油温续电器、主机油压续电器、齿轮箱油压续电器、离合器压力续电器等。由于单片机自身数据处理、逻辑判断能力相对都较强，且可与外部电路配合，特别是与集成电路元件配合，可大大降低遥控装置的成本。此外，应用集成元件可降低系统的复杂度，结构变的极为简单。若在硬件设计上采取光电隔离、滤波等技术，在软件上利用一系列控制算法、滤波技术、自诊断等技术，既可抵消环境的干扰，又提高了设备的可靠性。因此，利用单片机做控制器，可灵活的选用成熟的串口通信技术实现及时通讯。如RS-485技术便可完全满足现代规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多的工程大系统的控制要求。本发明通过RS485通信系统完成上位机系统和下位机系统的数据传输、命令传递两个主要的功能。本实用新型是这样运作的:在驾驶室用操纵手柄直接遥控齿轮箱按设定的程序换向和控制主机按给定的加速和减速程序调速。操纵器发送指令(正车、停车或倒车指令)，若齿轮箱处于相反工作状态，则齿轮箱等待脱排，延时0.5秒后开始脱排，同时接通柴油机限速阀，延时5分钟后脱排完成。接通相应换向阀(正车或倒车换向阀)，断开柴油机限速阀，齿轮箱开始脱排；若齿轮箱正处于脱排状态，则直接连通相应的换向阀，齿轮箱开始合拍；整个指令的完成过程时间不能超过12秒。控制器接收到急停命令，检测齿轮箱工作状态，若齿轮箱处于合排状态，则要求齿轮箱等待脱排，延时0.5秒后开始脱排,延时5秒后脱排完成，保持脱排状态；若齿轮箱已处于脱排状态则保持脱排状态。一旦实施过急脱排控制，只有确认主机状态正常后，由机旁输入急停指令才可以解除该状态。系统由操纵器发出指令，直到齿轮箱到达相应指令要求的状态，整个相应过程应不超过12秒，若超过时间，控制器发出错向报警。
权利要求1.主机遥控系统，其特征是遥控系统包括上位机控制部分、通信模块和下位机控制部分，上位机控制部分与下位机控制部分通过通信模块进行数据传输、命令传递； 所述上位机控制部分包括A/D采样模块、显示模块、按键模块、报警模块，通过A/D采样模块和按键模块实现指令输入，通过显示模块和报警模块进行显示和报警； 所述下位机控制部分包括A/D采样模块、转速检测模块、显示模块、按键模块、报警模块、继电器工作状态检测模块、电机调速模块，通过A/D采样模块和按键模块实现指令输入，通过转速检测模块、继电器工作状态检测模块及电机调速模块进行数据检测，通过显示模块和报警模块进行显示和报警； 所述A/D采样模块包括电压的检测电路； 所述显示模块含LED灯显示电路、数码管显示电路； 所述报警模块包括蜂鸣器的报警电路； 所述按键模块包括按键的检测电路； 所述转速检测模块包括柴油机的检测电路； 所述继电器工作状态检测模块包括各继电器开关量的输入检测电路。
专利摘要本实用新型涉及一种主机遥控系统，应用于船舶柴油机遥控装置。 包括上位机控制部分、通信模块和下位机控制部分；上位机控制部分包括A/D采样、显示、按键、报警模块；下位机控制部分包括A/D采样、转速检测、显示、按键、报警、继电器工作状态检测、电机调速模块；A/D采样模块包括电压的检测电路；显示模块含LED灯显示电路、数码管显示电路；报警模块包括蜂鸣器的报警电路；按键输入模块包括按键的检测电路；转速检测模块包括柴油机的检测电路；继电器工作状态检测模块包括各继电器开关量的输入检测电路。本实用新型灵活性好、可调性高、通讯性强、性价比高，维护性好。
文档编号G05B19/418GK202948299SQ201220616899
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者姜煜, 姜平 申请人:南京东南船舶设备有限公司