船用液压水密门控制系统的制作方法

本实用新型属于船用液压水密门控制技术领域，涉及一种船用液压水密门控制系统。

背景技术：

船用水密门是保障船舶航行安全的重要设备之一，一旦船体局部出现破裂时，处于关闭状态的水密门可以抵挡破裂分段以外的船体浸水，防止船只沉没。

船用水密门形式主要有滑动式、铰链式、滚动式，按驱动形式又可以分为手动、电动、电动液压等形式。本实用新型主要针对船用电动液压驱动滑动式水密门控制系统，以下简称液压水密门。

目前现有的液压水密门控制系统多采用继电器、PLC或者单片机控制；其中采用继电器控制的液压水密门比较低端，靠继电器实现逻辑控制，接线多且没有故障诊断功能，已经面临淘汰；采用PLC控制的液压水密门成本较高，并且由于PLC模块体积大，控制系统采用的控制箱也比较大，占用较多的舱壁空间；采用单片机控制的液压水密门灵活性较差，且控制和指示电路没有分开，不能满足规范要求，目前控制与指示采用独立单片机控制的液压水密门控制系统未见报道。总之现有的船用液压水密门控制系统有存在灵活性不足、可靠性差等问题。

目前专利：一种船用液压水密门电气控制装置及方法，CN 102945036A，采用的是单片机控制，并且采用主模块加扩展模块的方式解决灵活性差的问题，但是一旦主模块出现故障将导致整个船舶所有水密门失去控制，安全隐患巨大，不符合船级社规范要求。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题，提供一种船用液压水密门控制系统，该控制装置可以根据被控制液压水密门的数量灵活实现硬件系统配置，每个液压水密门采用独立的控制单元控制，每个控制单元又具有两个独立的微处理器，大大增加了船舶航行安全性。

按照本实用新型的技术方案：一种船用液压水密门控制系统，其特征在于：包括驾驶台集控单元和若干个液压水密门控制单元，每扇液压水密门配备一个液压水密门控制单元，驾驶台集控单元与液压水密门控制单元之间通过两路独立的CAN总线相连接；所述驾驶台集控单元的第二通信接口引出相互独立的CAN总线一和CAN总线二，若干个液压水密门控制单元通过各自的第一通信接口顺次连接于CAN总线一和CAN总线二上。

作为本实用新型的进一步改进，液压水密门控制单元包括开关信号输入接口、第二微处理器、第三微处理器、第一继电器输出接口、第二继电器输出接口，开关信号输入接口输出两路独立信号至第二微处理器、第三微处理器，第一继电器输出接口与第二微处理器相连接，第一继电器输出接口的输出状态由第二微处理器控制，第二继电器输出接口与第三微处理器相连接，第二继电器输出接口的输出状态由第三微处理器控制，第三微处理器通过隔离通信接口与第二微处理器通信，并定时发送握手通信信号；第三微处理器与第二微处理器之间还设置复位继电器，当第二微处理器出现故障时，第三微处理器通过复位继电器将第二微处理器复位，第二微处理器与第三微处理器之间还通过信号线相连接，当第三微处理器出现故障时，第二微处理器发出通信故障报警指示；第二微处理器与第一通信接口相连接，第二微处理器上还连接第一拨码开关、第一OLED显示屏；液压水密门控制单元由第一电源模块供电。

作为本实用新型的进一步改进，第二微处理器与第三微处理器之间的信号线上连接第一遥控关门信号接口。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一拨码开关用于设定各个被控液压水密门控制单元的通信地址，第一OLED显示屏用于显示被控液压水密门的通信地址和第一继电器输出接口的各种报警状态信号显示。

作为本实用新型的进一步改进，所述驾驶台集控单元包括第一微处理器、第三通信接口、第二OLED显示屏、第三继电器输出接口、第二拨码开关、第二通信接口、第二遥控关门信号接口，第三通信接口、第二OLED显示屏、第三继电器输出接口、第二拨码开关、第二通信接口、第二遥控关门信号接口均与第一微处理器相连接，其中第三继电器输出接口用于输出各个被控液压水密门的状态，第二遥控关门信号接口用于接收驾驶台集控单元发出的遥控关门信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述第三通信接口包括两路相互独立的485总线通信端口，第二OLED显示屏用于各个被控液压水密门报警状态信号循环，第二拨码开关用于设定驾驶台集控单元下挂被控液压水密门控制单元的数量。

作为本实用新型的进一步改进，所述驾驶台集控单元由第二电源模块供电。

本实用新型还公开了船用液压水密门控制方法，其特征在于：包括驾驶台集控单元，驾驶台集控单元的第二通信接口引出两条相互独立的CAN总线一、CAN总线二，CAN总线一和CAN总线二上连接若干个液压水密门控制单元，液压水密门控制单元的数量和船上液压水密门的数量相等；驾驶台集控单元通过CAN总线一或CAN总线二获取下挂液压水密门的开关信号和报警信号。

作为本实用新型的进一步改进，所述液压水密门控制单元包括第一继电器输出接口、第二继电器输出接口、开关信号输入接口、第二微处理器、第三微处理器、复位继电器、隔离通信接口、第一通信接口、第一遥控关门信号接口、第一拨码开关、第一OLED显示屏、第一电源模块；

其中开关信号输入接口用于获取被控制液压水密门的开关量信号，可通继电器或者光耦隔离分别输出两路独立信号给第二微处理器和第三微处理器，其中一个微处理器故障也不会影响另一个微处理器接收信号；

第一继电器输出接口用于被控液压水密门的当前状态指示，通过将指示灯接到对应的第一继电器输出接口，可以分别指示液压水密门的当前状态，第一继电器输出接口的输出状态由第二微处理器控制；

第二继电器输出接口用于被控液压水密门的控制输出，通过将电磁阀的控制线圈接到第二继电器输出接口实现对被控液压水密门的开启电磁阀和关闭电磁阀的控制，第二继电器输出接口的输出状态由第三微处理器控制；

第二微处理器用于被控液压水密门的状态指示与通信控制，第二微处理器通过开关信号输入接口获取被控液压水密门的各种状态信号，然后通过第一继电器输出接口输出被控液压水密门的当前状态；

第三微处理器用于被控液压水密门的输出控制，第三微处理器通过开关信号输入接口获取被控制液压水密门的开门、关门、遥控关门请求信号，通过上述信号控制液压水密门的开启和关闭；

第三微处理器通过隔离通信接口与第二微处理器通信定时发送握手通信信号，当第二微处理器出现故障时，第三微处理器通过复位继电器可以将第二微处理器复位，当第三微处理器出现故障时，第二微处理器可以及时发出通信故障报警指示；

隔离通信接口用于第二微处理器和第三微处理器定时发送握手通信信号的通道；

第一通信接口包含两路独立的CAN总线通信端口，用于和驾驶台集控单元通信，当其中一路发生损坏时，不影响另一路工作，当其中一路故障时，第二微处理器可以及时发出通信故障报警指示；

第一遥控关门信号用于接收驾驶台集控单元发出的遥控关门信号；第三微处理器接收到遥控关门请求信号时，可控制液压水密门的遥控关闭；

第一拨码开关用于设定各个被控液压水密门控制单元的通信地址，当驾驶台集控单元通过第一通信接口与被控液压水密门控制单元通信时，凭此通信地址可以区分获取的是哪个液压水密门的信息；

第一OLED显示屏用于显示被控液压水密门的通信地址和第一继电器输出接口所述的各种报警状态信号显示；

第一电源模块包含两个独立的电源模块，用于给液压水密门控制单元供电，当其中一个模块发生故障时，不影响另一个模块供电，同时第二微处理器可以及时发出综合故障报警提示。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一微处理器、第三继电器输出接口、第二通信接口、第二遥控关门信号接口、第三通信接口、第二OLED显示屏、第二拨码开关、第二电源模块；

第三继电器输出接口用于输出各被控液压门的状态，通过将指示灯接到对应的第三继电器输出接口，可以指示各液压水密门是否有故障报警；

第二通信接口含两路独立的CAN总线通信端口，驾驶控制台集控单元通过第二通信接口连接各个液压水密门的第一通信接口，用于各个液压水密门的控制和状态信号通信；

第二遥控关门信号用于接收驾驶台集控单元按钮发出的遥控关门信号，该信号也同时连接各液压水密门控制单元的第一遥控关门信号接口，用于控制各液压门控制单元远程关门；

第三通信接口含两路独立的485总线通信端口，其中一路用于将液压水密门的状态信息发送至船用VDR接口，用于记录船舶航行时的液压水密门状态，另一路用于将液压水密门的报警状态发送到机舱报警监控室，方便船员实时监控各液压门是否有报警；

第二OLED显示屏用于各被控液压水密门报警状态信号循环显示；

第二拨码开关用于设定驾驶台集控单元下挂被控液压水密门控制单元的数量，以便驾驶台集控单元循环读取各被控液压水密门的状态信息；

第二电源模块用于给驾驶台集控单元供电。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型产品采用2路独立通信总线，每个液压水密门控制单元又具有两个独立的微处理器控制，驾驶台集控单元失效也可以采用硬线遥控关门，就算有一个门出现故障也不会影响其他门的控制，可靠性高；可以根据船上液压水密门的多少配置硬件，扩展灵活；方便更换维修，当系统出现故障时可以随时更换备用控制单元，实现模块化设计；由于采用模块化设计，成本比PLC控制的液压水密门系统低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中液压水密门控制单元的结构示意图。

图3为本实用新型中驾驶台集控单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

图1~3中，包括第一继电器输出接口1、第二继电器输出接口2、开关信号输入接口3、第二微处理器4、第三微处理器5、复位继电器6、隔离通信接口7、第一通信接口8、第一遥控关门信号接口9、第一拨码开关10、第一OLED显示屏11、第一电源模块12、第一微处理器13、第三继电器输出接口14、第二通信接口15、第二遥控关门信号接口16、第三通信接口17、第二OLED显示屏18、第二拨码开关19、第二电源模块20、CAN总线一21和CAN总线二22等。

如图1~3所示，本实用新型是一种船用液压水密门控制系统，包括驾驶台集控单元和若干个液压水密门控制单元，液压水密门控制单元的数量由船上液压水密门的数量决定，每扇液压水密门配备一个液压水密门控制单元，驾驶台集控单元与液压水密门控制单元之间通过两路独立的CAN总线相连接；所述驾驶台集控单元的第二通信接口15引出相互独立的CAN总线一21和CAN总线二22，若干个液压水密门控制单元通过各自的第一通信接口8顺次连接于CAN总线一21和CAN总线二22上。

液压水密门控制单元包括开关信号输入接口3、第二微处理器4、第三微处理器5、第一继电器输出接口1、第二继电器输出接口2，开关信号输入接口3输出两路独立信号至第二微处理器4、第三微处理器5，第一继电器输出接口1与第二微处理器4相连接，第一继电器输出接口1的输出状态由第二微处理器4控制，第二继电器输出接口2与第三微处理器5相连接，第二继电器输出接口2的输出状态由第三微处理器5控制，第三微处理器5通过隔离通信接口7与第二微处理器4通信，并定时发送握手通信信号；第三微处理器5与第二微处理器4之间还设置复位继电器6，当第二微处理器4出现故障时，第三微处理器5通过复位继电器6将第二微处理器4复位，第二微处理器4与第三微处理器5之间还通过信号线相连接，当第三微处理器5出现故障时，第二微处理器4发出通信故障报警指示；第二微处理器4与第一通信接口8相连接，第二微处理器4上还连接第一拨码开关10、第一OLED显示屏11；液压水密门控制单元由第一电源模块12供电。

第二微处理器4与第三微处理器5之间的信号线上连接第一遥控关门信号接口9。

第一拨码开10用于设定各个被控液压水密门控制单元的通信地址，第一OLED显示屏11用于显示被控液压水密门的通信地址和第一继电器输出接口1的各种报警状态信号显示。

驾驶台集控单元包括第一微处理器13、第三通信接口17、第二OLED显示屏18、第三继电器输出接口14、第二拨码开关19、第二通信接口15、第二遥控关门信号接口16，第三通信接口17、第二OLED显示屏18、第三继电器输出接口14、第二拨码开关19、第二通信接口15、第二遥控关门信号接口16均与第一微处理器13相连接，其中第三继电器输出接口14用于输出各个被控液压水密门的状态，第二遥控关门信号接口16用于接收驾驶台集控单元发出的遥控关门信号。

第三通信接口17包括两路相互独立的485总线通信端口，第二OLED显示屏18用于各个被控液压水密门报警状态信号循环，第二拨码开关19用于设定驾驶台集控单元下挂被控液压水密门控制单元的数量。

驾驶台集控单元由第二电源模块20供电。

一种船用液压水密门控制方法包括驾驶台集控单元，驾驶台集控单元的第二通信接口15引出两条相互独立的CAN总线一21、CAN总线二22，CAN总线一21和CAN总线二22上连接若干个液压水密门控制单元，液压水密门控制单元的数量和船上液压水密门的数量相等；驾驶台集控单元通过CAN总线一21或CAN总线二22获取下挂液压水密门的开关信号和报警信号。

液压水密门控制单元包括第一继电器输出接口1、第二继电器输出接口2、开关信号输入接口3、第二微处理器4、第三微处理器5、复位继电器6、隔离通信接口7、第一通信接口8、第一遥控关门信号接口9、第一拨码开关10、第一OLED显示屏11、第一电源模块12；

其中开关信号输入接口3用于获取被控制液压水密门的开关量信号，可通继电器或者光耦隔离分别输出两路独立信号给第二微处理器4和第三微处理器5，其中一个微处理器故障也不会影响另一个微处理器接收信号；

第一继电器输出接口1用于被控液压水密门的当前状态指示，通过将指示灯接到对应的第一继电器输出接口1，可以分别指示液压水密门的当前状态，第一继电器输出接口1的输出状态由第二微处理器4控制；

第二继电器输出接口2用于被控液压水密门的控制输出，通过将电磁阀的控制线圈接到第二继电器输出接口2实现对被控液压水密门的开启电磁阀和关闭电磁阀的控制，第二继电器输出接口2的输出状态由第三微处理器5控制；

第二微处理器4用于被控液压水密门的状态指示与通信控制，第二微处理器4通过开关信号输入接口3获取被控液压水密门的各种状态信号，然后通过第一继电器输出接口1输出被控液压水密门的当前状态；

第三微处理器5用于被控液压水密门的输出控制，第三微处理器5通过开关信号输入接口3获取被控制液压水密门的开门、关门、遥控关门请求信号，通过上述信号控制液压水密门的开启和关闭；

第三微处理器5通过隔离通信接口7与第二微处理器4通信定时发送握手通信信号，当第二微处理器4出现故障时，第三微处理器5通过复位继电器6可以将第二微处理器4复位，当第三微处理器5出现故障时，第二微处理器4可以及时发出通信故障报警指示；

隔离通信接口7用于第二微处理器4和第三微处理器5定时发送握手通信信号的通道；

第一通信接口8包含两路独立的CAN总线通信端口，用于和驾驶台集控单元通信，当其中一路发生损坏时，不影响另一路工作，当其中一路故障时，第二微处理器4可以及时发出通信故障报警指示；

第一遥控关门信号9用于接收驾驶台集控单元发出的遥控关门信号；第三微处理器5接收到遥控关门请求信号时，可控制液压水密门的遥控关闭；

第一拨码开关10用于设定各个被控液压水密门控制单元的通信地址，当驾驶台集控单元通过第一通信接口8与被控液压水密门控制单元通信时，凭此通信地址可以区分获取的是哪个液压水密门的信息；

第一OLED显示屏11用于显示被控液压水密门的通信地址和第一继电器输出接口1所述的各种报警状态信号显示；

第一电源模块12包含两个独立的电源模块，用于给液压水密门控制单元供电，当其中一个模块发生故障时，不影响另一个模块供电，同时第二微处理器4可以及时发出综合故障报警提示。

第一微处理器13、第三继电器输出接口14、第二通信接口15、第二遥控关门信号接口16、第三通信接口17、第二OLED显示屏18、第二拨码开关19、第二电源模块20；

第三继电器输出接口14用于输出各被控液压门的状态，通过将指示灯接到对应的第三继电器输出接口14，可以指示各液压水密门是否有故障报警；

第二通信接口15含两路独立的CAN总线通信端口，驾驶控制台集控单元通过第二通信接口15连接各个液压水密门的第一通信接口8，用于各个液压水密门的控制和状态信号通信；

第二遥控关门信号16用于接收驾驶台集控单元按钮发出的遥控关门信号，该信号也同时连接各液压水密门控制单元的第一遥控关门信号接口9，用于控制各液压门控制单元远程关门；

第三通信接口17含两路独立的485总线通信端口，其中一路用于将液压水密门的状态信息发送至船用VDR接口，用于记录船舶航行时的液压水密门状态，另一路用于将液压水密门的报警状态发送到机舱报警监控室，方便船员实时监控各液压门是否有报警；

第二OLED显示屏18用于各被控液压水密门报警状态信号循环显示；第二拨码开关19用于设定驾驶台集控单元下挂被控液压水密门控制单元的数量，以便驾驶台集控单元循环读取各被控液压水密门的状态信息；

第二电源模块20用于给驾驶台集控单元供电。

本实用新型产品中的微处理器为一种可编程控制的单片机，CAN总线为控制局域网络的简称，是一种实时应用的串行通讯协议的总线，可以用双绞线传递信号，是已经被认可的高性能和可靠性总线，广泛应用于汽车、船舶、工控领域。