一种纯电动船分布式集散控制系统装置的制作方法

文档序号:15523994发布日期:2018-09-25 20:17阅读:323来源:国知局

本实用新型涉及电动船控制技术领域,特别是涉及一种纯电动船分布式集散控制系统装置。



背景技术:

在纯电动船整船设计中,面临了很大的挑战,其重要的一点就是,在纯电动船的设计过程中,有非常多的控制点需要进行监控,而相互关联的设备与传统燃油船增加了许多,为了能在相对集中的控制环境中对各个部件实施协调优化的控制,必须将所有的设备信息集中到核心的船载控制器中,由该核心设备在整船船载网络系统的数据通讯下,由核心控制器发出控制指令,进而指导船舶运行。根据船舶控制的特征要求,经过分析,传统的控制系统均不太适合于船舶控制的现场条件。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种纯电动船分布式集散控制系统装置,能够使外部的联接线降低到最低限度。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种纯电动船分布式集散控制系统装置,包括数字控制器、数据包模块、数据输入处理单元和数据输出处理单元,所述数字控制器分别与数据包模块、数据输入处理单元和数据输出处理单元相连;所述数字控制器用于控制数据输入处理单元和数据输出处理单元进行数据传输;所述数据包模块用于暂存待传输的数据;所述数字控制器还与网络适配器相连,所述网络适配器用于根据对外网络的配置需求选择合适的网络进行数据传输。

所述数据输入处理单元包括数字输入处理单元和模拟量输入处理单元。

所述数据输出处理单元包括数字输出处理单元和模拟量输出处理单元。

所述数字控制器还与智能通讯单元相连。

所述数字控制器采用DSP和FPGA实现。

有益效果

由于采用了上述的技术方案,本实用新型与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:本实用新型将柜体与柜体的互相联接改为网络总线联接形式,摒弃了传统的控制线缆联接方式(而这些线缆往往是非常之多的),从而使外部的联接线降低到最低限度,由此构架的系统,在外部特征上充分实现了总体瘦身,从感官上明确的一点是结构非常的简洁、明了,提高了系统可靠性(在综合布局方面采用了通讯光纤的多冗余机制),将整个系统置于智能网络的控制群中。

附图说明

图1是本实用新型的结构方框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例,进一步阐述本实用新型。应理解,这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解,在阅读了本实用新型讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型的实施方式涉及一种纯电动船分布式集散控制系统装置,如图1所示,包括数字控制器、数据包模块、数据输入处理单元和数据输出处理单元,所述数字控制器分别与数据包模块、数据输入处理单元和数据输出处理单元相连;所述数字控制器用于控制数据输入处理单元和数据输出处理单元进行数据传输;所述数据包模块用于暂存待传输的数据;所述数字控制器还与网络适配器相连,所述网络适配器用于根据对外网络的配置需求选择合适的网络进行数据传输。

数字控制器由DSP+FPGA器件构成,以此构成本系统装置的核心要件,该核心部件完成嵌入式内部网络以及与数据总线的联接,并完成与外部网络的接口通讯链接。该数字控制器用于完成对外接各个子模块的数据传递,以及接收上一级核心控制器发出的调节控制指令。

其中,对外的网络信息传递来自于网络适配器,所传输的信息,首先进入控制器后被安置在数据包模块的数据存储区,由数字控制器实现解析,并根据控制逻辑进行数据调配,传输。所有其下属管辖的模块,控制过程有二部份,第一,由存储于数字控制器内部的控制逻辑实现传输控制,第二,由所接收的外部控制指令,完成灵活的传输控制。

外部进入的数据字,无论是通过网络传递,或数字控制器下属管辖的模块传递过来的数据,首先全部将被暂存在数据包模块的数据桟区域。该桟区的数据由三部份组成,1、外部通过网络传输的控制字、数据,2、由下属各个模块单元传输抵达的(输入)信息,3、需要给下属模块单元传输的(输出)信息。

网络适配器是可以选择和配置的,根据对外网络的配置需求,进行选择。其联接可以是CAN总线、Profibus、Modbus等等各种联接接口,因此,存在着很大的灵活性和可适应性。通过硬件选择后,只需将对外特性参数设置到数字控制器,该参数就被固化在数字控制器中,可进行调度,即完成了对外的通讯链接配置。

经过外部适配单元传输过来的外部数据,将送抵数字输入处理单元,该数据首先将进行量纲的比配、正确性验证,然后将所获得的数据暂存在处理单元中,等待每个数据传输周期的到来,一旦数据传输周期到达,该数据就被发送。

经过内部数据包模块传来的数据以数字的形式输入数字输出处理单元,该数据首先将进行量纲的比配,然后将所获得的数据暂存在处理单元中,等待每个数据传输周期的到来,一旦约定的数据传输周期到达,该数据就被发送至外部适配单元。

经过外部适配单元传输过来的外部数据,将送抵模拟量输入处理单元,该数据首先将进行量纲的比配、正确性验证,然后将所获得的数据暂存在处理单元中,等待每个数据传输周期的到来,一旦数据传输周期到达,该数据就被发送。

经过内部数据包模块传来的数据以数字的形式输入模拟量输出处理单元,该数据首先将进行量纲的比配,然后将所获得的数据暂存在处理单元中,等待每个数据传输周期的到来,一旦约定的数据传输周期到达,该数据就被发送至外部适配单元。

为了提供更加灵活可选的对外联接端口,本实施方式所配置的智能通讯单元,主要是面对一些外部带有智能通讯端口的设备,因为它们不是传统的电量输入输出,而是以通讯信号的传输,以自行所带的通讯协议和规约组成的通讯联接方需求方式,针对这一情况,本实施方式中涵盖了其联接的需求。

该通讯单元是一个附件形式的可选单元,针对不同的设备需求,是可以作选项组合的,由于其具有智能通讯的特征,因此,在选型的匹配过程中实现参数设置、协议匹配,即能进入联接通讯。

为了实现与外部接口的联接,电特性的外部适配单元是很重要的,除了电压等级匹配外,还有若干方面的保护功能,假如一旦出现信号错接或电压等级不匹配,也不至于将系统接口损坏,还有就是物理端口的硬件联接的匹配功能,也是由这部份实现。

上述纯电动船分布式集散控制系统装置运行过程如下:

1、通过外部计算机联接端口对本装置的参数设置

在使用前,必须对该装置进行端口定义、明确通讯协议的规约,以及一些逻辑控制功能的定义,这些参数将被存储在数字控制器的数据包模块中,用以调用。

2、开启后的通讯协调控制预运行

通过下载的参数,进入本系统装置后,首先需要进行内部参数的协调运行考量,必须通过验证其内部数据传输的正确性、可靠性。

3、通过上述二项运行后,只需开电,系统便进入正常运行状态。

不难发现,从整船的构架上实现了每个控制柜配置一个本实用新型的装置,从而将柜体与柜体的互相联接方面摒弃了传统的控制线缆联接方式(而这些线缆往往是非常之多的),充分利用了网络总线的联接形式(光纤),从而使外部的联接线降低到最低限度,由此构架的系统,在外部特征上充分实现了总体瘦身,从感官上明确的一点是结构非常的简洁明了,提高了系统可靠性(在综合布局方面采用了通讯光纤的多冗余机制),将整个系统置于智能网络的控制群中。

由于采用了本系统装置,纯电动船的控制柜互相之间联线除了电源线的接入外就是通讯光纤了,柜体本身所带有的各种电气控制部件,如接触器、断路器、指示灯和按钮的电气接入,都由本实用新型的输入输出端口所实现联接,所有的逻辑关系、数据传输链路,都由通讯控制字完成传递。

由于采用了本装置,在整船设计中,只要配置好各个柜体的单体功能,比如,指示灯、控制键、操作单元、模拟指示表等,根据这一需求选择本装置的端口,互相之间的信息传递,统一交由数字控制器来完成。本装置的出现,使得船舶设计变得异常的明捷,彻底改变了以往的设计思路和传统理念。本装置是被安置在船载系统的各个柜体中的,整船控制的设计者,只需看清楚本装置的各个对外联接接口,将其对应联接所有柜体内的各个电气零部件的联接端口,柜体系统的主体设计就算完成了。

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