專利名稱：一種船用液壓水密門電氣控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓水密門電氣控制領(lǐng)域，更確切地說，涉及一種船用液壓水密門電氣控制裝置及方法。
背景技術(shù)：
船舶用水密門是保障船舶安全營運的重要設(shè)備之一?，F(xiàn)有的船舶液壓水密門有多種產(chǎn)品，有的基于PLC，有的基于單片機，有的基于繼電器-接觸器，但其具體的實現(xiàn)方法未見報道。此外，現(xiàn)有產(chǎn)品中存在基于PLC的產(chǎn)品成本相對較高，基于單片機的產(chǎn)品應(yīng)用靈活性不足，而基于繼電器-接觸器的產(chǎn)品所用的電線較多?？傊F(xiàn)有方案中，水密門電氣控制相關(guān)的技術(shù)存在功能不完善、靈活性不足等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于微處理器、編碼器、譯碼器和通信網(wǎng)絡(luò)的，它可根據(jù)船舶實際水密門的數(shù)量靈活組裝，構(gòu)成所需的船舶用液壓水密門電氣控制系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采用的技術(shù)方案是一種船用液壓水密門電氣控制裝置，它包括主模塊和與所述主模塊電連接的擴展模塊；所述主模塊包括微處理器和與所述微處理器電連接的第一編碼器、第一譯碼器、通信接口模塊、第二譯碼器、第一鎖存器和第一擴展接口 ；所述控制裝置還包括與所述第一編碼器電連接的第一開關(guān)量輸入接口和與所述第一鎖存器電連接的第一開關(guān)量輸出接Π ；所述微處理器通過所述第一譯碼器從所述第一編碼器中讀入所述第一開關(guān)量輸入接口的狀態(tài)信息，所述微處理器通過所述通信接口模塊從駕控室獲取指令，并根據(jù)讀入的狀態(tài)信息和/或獲取的水密門控制指令比較以確定是否通過第一鎖存器向所述第一開關(guān)量輸入接口發(fā)出驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的控制指令。優(yōu)選地，在所述的船用液壓水密門電氣控制裝置中所述擴展模塊包括與所述主模塊連接的第二擴展接口以及與所述第二擴展接口電連接的第二編碼器和第二鎖存器，所述第二編碼器與第二開關(guān)量輸入接口電連接，所述第二鎖存器與所述第二開關(guān)量輸出接口電連接。優(yōu)選地，在所述的船用液壓水密門電氣控制裝置中所述擴展模塊還包括用于和另一擴展模塊連接的第三擴展接口。優(yōu)選地，在所述的船用液壓水密門電氣控制裝置中所述主模塊還包括為所述主模塊及擴展模塊供電的電源單元。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種船用液壓水密門電氣控制方法，它包括以下步驟微處理器通過第一譯碼器分別從主模塊和擴展模塊讀入第一開關(guān)量輸入接口、第二開關(guān)量輸入接口的狀態(tài)，并通過通信中斷獲得駕控室水密門的相應(yīng)控制指令；
所述微處理器判斷讀入的第一開關(guān)量輸入接口、第二開關(guān)量輸入接口的狀態(tài)和/或獲得的駕控室水密門的相應(yīng)控制指令是否一致；若一致，則進(jìn)入依次讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)；若不一致，則進(jìn)行程序處理，處理后如需更新輸出，則通過第二譯碼器選擇相應(yīng)的主模塊上的第一鎖存器或擴展模塊上的第二鎖存器輸出控制指令，通過主模塊上的第一開關(guān)量輸出接口或擴展模塊上的第二開關(guān)量輸出接口驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。優(yōu)選地，在所述的船用液壓水密門電氣控制方法中所述控制方法進(jìn)一步包括讀取發(fā)出更新指令的水密門的相應(yīng)狀態(tài)，并經(jīng)通信接口模塊傳送至航行數(shù)據(jù)記錄儀及駕控室水密門監(jiān)控模塊，然后進(jìn)入讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)，處理后如無輸出需更新，則進(jìn)入讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)。優(yōu)選地，在所述的船用液壓水密門電氣控制方法中所述控制方法進(jìn)一步包括首次運行該船舶液壓水密門電氣控制裝置前，通過第一擴展接口確定所接入的擴展模塊的數(shù)量。本發(fā)明的有益效果是采用編碼器、譯碼器和鎖存器，可大大減小控制裝置的尺寸及其復(fù)雜程度；控制裝置采用主模塊與擴展模塊方式，可根據(jù)實際的水密門數(shù)靈活構(gòu)建液壓水密門電氣控制系統(tǒng)；可有效地減少配備備品、備件所需要的費用。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明以上各實施例中的特征可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)自由組合，而并不受其順序的限制一只要組合后的技術(shù)方案落在本發(fā)明的實質(zhì)精神內(nèi)。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明船用液壓水密門電氣控制裝置作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明一種船用液壓水密門控制裝置構(gòu)成的液壓水密門電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所述的船用液壓水密門電氣控制裝置主模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明所述的船用液壓水密門電氣控制裝置擴展模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀本發(fā)明之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請的權(quán)利要求所限定的范圍。如圖I所示，本發(fā)明公開了一種船用液壓水密門控制裝置構(gòu)成的液壓水密門電氣控制系統(tǒng)。根據(jù)船舶液壓水密門的多少，可能僅由主模塊、由主模塊與一個擴展模塊、或主模塊與兩個及以上的擴展模塊組成；主模塊通過CAN總線與駕控室水密門監(jiān)控模塊進(jìn)行信息的交換，以獲得水密門控制指令；控制裝置主模塊通過RS485總線將水密門的相關(guān)信息傳送至船載航行數(shù)據(jù)記錄儀(VDR)。進(jìn)一步地，主模塊所控制的水密門的外部非遠(yuǎn)程的開關(guān)量輸入信號通過開關(guān)量輸入接口經(jīng)編碼器與微處理器相連，非主模塊所控制的水密門的外部非遠(yuǎn)程開關(guān)量輸入信號通過開關(guān)量輸入接口，經(jīng)擴展模塊上的編碼器再經(jīng)擴展接口與主模塊上的微處理器相連；遠(yuǎn)程的駕控室水密門監(jiān)控模塊通過通信總線經(jīng)主模塊上的通信模塊與微處理器相連；微處理器輸出的控制命令經(jīng)譯碼器、鎖存器與主模塊所控制的水密門的執(zhí)行器件相連，或經(jīng)擴展接口、擴展模塊上的譯碼器、鎖存器與擴展模塊所控制的水密門的執(zhí)行器件相連；水密門的相關(guān)狀態(tài)可由微處理器經(jīng)通信接口模塊傳送至VDR。再進(jìn)一步地，本發(fā)明的船用液壓水密門電氣控制裝置的更詳細(xì)地實施方式如圖2和圖3所示。轉(zhuǎn)到如圖2，描述本發(fā)明的船用液壓水密門電氣控制裝置主模塊。它包括微處理器
I、第一開關(guān)量輸入接口 2、第一開關(guān)量輸出接口 7、第一編碼器3、第一、第二譯碼器4、8等。第一開關(guān)量輸入接口 2與第一編碼器3的輸入端口相連,第一編碼器3的輸出端口與微處理器I的輸入端口相連；第一譯碼器4的輸入端口與微處理器I的輸出端口相連，第一譯碼器4的輸出端口與第一編碼3的片選端口相連，同時與第一擴展接口 9相連；通信接口模塊5與微處理器I的通信端口相連，第一鎖存器6的輸入端口與微處理器I的輸出端口相連，第一鎖存器6的輸出端口與第一開關(guān)量輸出接口 7相連,第二譯碼器8的輸出端口與微處理器I的輸出端口相連，第二譯碼器8的輸出端口與第一鎖存器6的片選端相連，同時與第 一擴展接口 9相連，第一擴展接口 9與微處理器I的輸出、輸入端口分別相連，同時與第二擴展接口 11相連。電源模塊10分別連接微處理器I、第一開關(guān)量輸入接口 2、第一編碼器
3、第一譯碼器4、通信接口模塊5、第一鎖存器6、第一開關(guān)量輸出接口 7、第二譯碼器8和第一擴展接口 9。其中，第一開關(guān)量輸入接口 2用以接入水密門的開關(guān)狀態(tài)、水密門的開/關(guān)控制、液壓泵的啟/停、液壓油的油位/壓力等輸入信號；第一編碼器3用以將較多的十進(jìn)制開關(guān)量輸入信號轉(zhuǎn)換為較少的二進(jìn)制開關(guān)量信號；第一譯碼器4用以依次選擇所讀取的編碼器的輸出值；通信接口模塊5由CAN總線和485總線構(gòu)成，通過CAN總線與駕控室的水密門監(jiān)控模塊進(jìn)行信息的交換，通過485總線將水密門的相關(guān)信息傳送至VDR ;第一鎖存器6用以鎖存微處理器針對某一門的控制指令；第一開關(guān)量輸出接口 7用于與外部執(zhí)行器件相連，根據(jù)鎖存器的輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器件；第二譯碼器8用于根據(jù)微處理器的指令選擇與要控制的水密門相對應(yīng)的鎖存器；第一擴展接口 9由數(shù)據(jù)總線、控制總線和電源線組成，用以與擴展模塊(第二擴展接口 11)相連；微處理器1，通過第一擴展接口 9確定所接入的擴展模塊數(shù)，根據(jù)輸入的開關(guān)量信號或經(jīng)通信獲得的駕控室水密門監(jiān)控模塊的指令，進(jìn)入液壓泵啟/停、水密門開/關(guān)、聲光報警、通信中斷等待等狀態(tài)。如圖3，本發(fā)明公開了船用液壓水密門電氣控制裝置擴展模塊。它包括第二擴展接口 11、第二開關(guān)量輸入/輸出接口 12、15等，第二開關(guān)量輸入接口 12與第二編碼器13的輸入端口相連，第二編碼器13的輸出端口與第二擴展接口 11相連，第二擴展接口 11分別與第二編碼器13片選端、輸出端相連，同時分別第二譯碼器14的輸入端、片選端相連，同時與主模塊(第一擴展接口 9)相連，同時與第三擴展接口 16相連，第二鎖存器14的輸出端與第二開關(guān)量輸出接口 15相連。其中，第二擴展接口 11，由數(shù)據(jù)總線、控制總線和電源線組成，用以與主模塊(第一擴展接口 9)相連；第二開關(guān)量輸入接口 12，用以接入水密門的開關(guān)狀態(tài)、水密門的開/關(guān)控制指令、液壓泵的啟/停、液壓油的油位/壓力等輸入信號；第二編碼器13，用以將較多的十進(jìn)制開關(guān)量輸入信號轉(zhuǎn)換為較少的二進(jìn)制開關(guān)量信號；第二鎖存器14，用以鎖存微處理器針對某一門的控制指令；第二開關(guān)量輸出接口 15，與外部執(zhí)行器件相連，根據(jù)鎖存器的輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器件；第三擴展接口 16，由數(shù)據(jù)總線、控制總線和電源線組成，用以與擴展模塊(第二擴展接口 11)相連。
接下來描述本發(fā)明的控制方法，建成上述船舶液壓水密門電氣控制系統(tǒng)后、在首次運行前，通過第一擴展接口 9確定所接入的擴展模塊的數(shù)量。正常運行時，微處理器I通過第一譯碼器4依次選擇主模塊上和擴展模塊上的第一編碼器3、第二編碼13讀入與編碼器相連的第一開關(guān)量輸入接口 2、第二開關(guān)量輸入接口12的狀態(tài)，通過通信中斷獲得駕控室水密門控制指令，然后微處理器I判斷讀入的狀態(tài)和獲得的指令是否發(fā)生的變化(是否一致)，若未發(fā)生變化則進(jìn)入依次讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)，若發(fā)生了變化則進(jìn)行程序處理，處理后如需更新輸出，則通過譯碼器選擇相應(yīng)的主模塊上的第一鎖存器6或擴展模塊上的第二鎖存器14輸出控制指令，通過主模塊上的第一開關(guān)量輸出接口 7或擴展模塊上的第二開關(guān)量輸出接口 15驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行器件,然后讀取發(fā)出更新指令的水密門的相應(yīng)狀態(tài)，并經(jīng)通信接口模塊5傳送至VDR及駕控室水密門
監(jiān)控模塊，然后進(jìn)入依次讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)，處理后如無輸出需更新，則進(jìn)入依次讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種船用液壓水密門電氣控制裝置，其特征在于它包括主模塊和與所述主模塊電連接的擴展模塊； 所述主模塊包括微處理器(I)和與所述微處理器(I)電連接的第一編碼器(3 )、第一譯碼器(4)、通信接口模塊(5)、第二譯碼器(8)、第一鎖存器(6)和第一擴展接口(9);所述控制裝置還包括與所述第一編碼器(3)電連接的第一開關(guān)量輸入接口(2)和與所述第一鎖存器(6)電連接的第一開關(guān)量輸出接口(7)； 所述微處理器(I)通過所述第一譯碼器(4)從所述第一編碼器(3)中讀入所述第一開關(guān)量輸入接口( 2 )的狀態(tài)信息，所述微處理器(I)通過所述通信接口模塊(5 )從駕控室獲取控制指令，并根據(jù)讀入的狀態(tài)信息和/或獲取的水密門控制指令比較以確定是否通過第一鎖存器(6)向所述第一開關(guān)量輸入接口(7)發(fā)出驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的船用液壓水密門電氣控制裝置，其特征在于所述擴展模塊包括與所述主模塊連接的第二擴展接口(11)以及與所述第二擴展接口(11)電連接的第二編碼器(13)和第二鎖存器(14)，所述第二編碼器(13)與第二開關(guān)量輸入接口( 12)電連接，所述第二鎖存器(14)與所述第二開關(guān)量輸出接口(15)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用液壓水密門電氣控制裝置，其特征在于所述擴展模塊還包括用于和另一擴展模塊連接的第三擴展接口( 16 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的船用液壓水密門電氣控制裝置，其特征在于所述主模塊還包括為所述主模塊及擴展模塊供電的電源單元(10 )。
5.一種如權(quán)利要求I所述的船用液壓水密門電氣控制方法，其特征是它包括以下步驟 微處理器(I)通過第一譯碼器(4)分別從主模塊和擴展模塊讀入第一開關(guān)量輸入接口(2)、第二開關(guān)量輸入接口(12)的狀態(tài)，并通過通信中斷獲得駕控室水密門的相應(yīng)控制指令； 所述微處理器(I)判斷讀入的第一開關(guān)量輸入接口(2)、第二開關(guān)量輸入接口(12)的狀態(tài)和/或獲得的駕控室水密門的相應(yīng)控制指令是否一致； 若一致，則進(jìn)入依次讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)； 若不一致，則進(jìn)行程序處理，處理后如需更新輸出，則通過第二譯碼器選擇相應(yīng)的主模塊上的第一鎖存器(6)或擴展模塊上的第二鎖存器(14)輸出控制指令，通過主模塊上的第一開關(guān)量輸出接口(7)或擴展模塊上的第二開關(guān)量輸出接口(15)驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船用液壓水密門電氣控制方法，其特征在于所述控制方法進(jìn)一步包括 讀取發(fā)出更新指令的水密門的相應(yīng)狀態(tài)，并經(jīng)通信接口模塊(5)傳送至航行數(shù)據(jù)記錄儀及駕控室水密門監(jiān)控模塊，然后進(jìn)入讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)，處理后如無輸出需更新，則進(jìn)入讀取輸入狀態(tài)和等待通信中斷狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的船用液壓水密門電氣控制方法，其特征在于所述控制方法進(jìn)一步包括首次運行該船舶液壓水密門電氣控制裝置前，通過第一擴展接口(9)確定所接入的擴展模塊的數(shù)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種船用液壓水密門電氣控制裝置及方法，該控制方法包括主模塊和與所述主模塊電連接的擴展模塊；其中主模塊包括微處理器和與所述微處理器電連接的第一編碼器、第一譯碼器、通信接口模塊、第二譯碼器、第一鎖存器和第一擴展接口；微處理器通過第一譯碼器從第一編碼器中讀入第一開關(guān)量輸入接口的狀態(tài)信息，微處理器通過通信接口模塊從駕控室獲取指令，并根據(jù)讀入的狀態(tài)信息和/或獲取的水密門控制指令比較以確定是否通過第一鎖存器向第一開關(guān)量輸入接口發(fā)出驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的控制指令。本發(fā)明的船用液壓水密門電氣控制裝置具有的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、布局靈活和能夠降低成本。
文檔編號G05B19/418GK102945036SQ20121046522
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者黃巧亮, 劉維亭, 朱志宇, 袁文華, 萬振剛, 張永林, 王欣, 王敏 申請人:江蘇科技大學(xué)