船舶自动操舵系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种船舶自动操舵系统，包括：控制面板；显示控制单元模块；与显示控制单元模块连接的主控制板模块，主控制板模块包括1#主机控制单元模块、2#主机控制单元模块、以及3#主机控制单元模块，1#主机控制单元模块与2#主机单元控制模块连接，2#主机单元控制模块与3#主机单元控制模块连接，且显示控制单元模块与3#主机控制单元模块连接；表决控制及报警输入/出模板、模拟量输入模板、开关量输入模板、和通信模板均通过系统母板与主控制板模块连接。本实用新型通过信息输入模块、信息处理模块、以及信息输出模块之间相互作用，实现三个模块之间互相监督的目的，达到自动操舵船舶航向航迹的目的。
【专利说明】船舶自动操舵系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及船舶自动控制【技术领域】，尤其涉及ー种船舶自动操舵系统。
【背景技术】
[0002]船舶操舵控制系统(SCS) —般有自动操舵(俗称电罗经或磁罗经操舵自动跟踪操舵仪)、随动操舵(俗称舵轮操舵，包括遥控操舵)和应急操舵(俗称手动操舵、手柄操舵)三种操作方式。
[0003]自动操舵是驾驶员设计好航向后，操舵仪根据内部算法控制舵叶，使船舶按照设定的航向行进的操舵方式。根据自动控制的目标是船舶方向还是船舶航行轨迹，还可以分为航迹舵和非航迹舵。
[0004]随动操舵是水手按照驾驶员的指令，手操舵轮来控制舵叶，类似于汽车驾驶，使船舶处于驾驶员要求的航向上的操舵方式，根据舵手位置不同，还可分为驾驶台操舵和两翼遥控。
[0005]应急操舵是独立于以上两种操舵系统的最简易可靠的操舵方式。
[0006]简单地说，船舶在港内航行时，一般使用随动操舵；出港后在大洋航行时，一般使用自动操舵；当前两种都出现故障时，才使用应急操舵。
[0007]船舶操舵控制系统这三种操舵方式，技术含量最高的是自动操舵。因为自动操舵的内部算法必须保证船舶在任何外部情况下(大风浪/急流/罗经不稳定等)都能够维持好设定航向或航线计划。在不同的情况下，良好的自动操舵系统能够跟踪罗经方位变化来合理控制船舶舵叶，使船的舵叶转动有效并且灵活，从而节省舵机损耗和燃油消耗，降低运营成本，増加船东效益。此外，操舵系统在海上都是每天24小时不停地运行，系统必须具有超强的稳定性。
[0008]但现有的自动操舵系统不能实现互相监瞀的目的。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是提供一种实现互相监瞀目的的船舶自动操舵系统。
[0010]本实用新型提供ー种船舶自动操舵系统，其包括:控制面板；与该控制面板连接的显示控制単元模块；与显示控制単元模块连接的主控制板模块，所述主控制板模块具有三个主机控制单元模板，分别为:1#主机控制单元模块、2#主机控制单元模块、以及3#主机控制单元模块，1#主机控制单元模块与2#主机单元控制模块连接，2#主机单元控制模块与3#主机单元控制模块连接，且显示控制单元模块与3#主机控制单元模块连接；与主控制板模块连接的表决控制及报警输入/出模板、模拟量输入模板、开关量输入模板、和通信模板，且表决控制及报警输入/出模板、模拟量输入模板、开关量输入模板、和通信模板均通过系统母板与主控制板模块连接。
[0011]本实用新型通过信息输入模块、信息处理模块、以及信息输出模块之间相互作用，实现三个模块之间互相监瞀的目的，达到自动操舵船舶航向航迹的目的。【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型航迹航向自动操舵仪系统组成电路图。
【具体实施方式】
[0013]为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的加油ロ盖开启手柄总成的【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如下:
[0014]有关本实用新型的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合參考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过【具体实施方式】的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供參考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。
[0015]本实用新型是ー种船舶自动操舵系统，如图1所示为其电路示意图，本航迹航向自动操舵仪系统的电路工作流程大体上分为三个模块:信息输入模块、信息处理模块、信息输出模块。
[0016]信息输入模块，其功能是接收来自外界的系统需求信息，外部智能设备信息系统(VDR43、GPS46、组合导航定位系统47、气象仪44、计程仪48、磁罗经42、电罗经45等)提供了船舶的地理位置、海图信息、气象状况、船舶航行距离以及船舶方位等，为船舶的自动航行提供了依据；舵角反馈信息，船舶在海上航行转向时，需要及时打舵，舵角信息要传递给信息处理模块，以确保船舶转向的准确性。
[0017]在本实用新型中，信息输入模块包括表决控制及报警输入/出模块31、模拟量输入模块32、开关量输入模块33、以及通讯模块34。
[0018]信息处理模块，该模块是整套系统中的核心部分，也称为主控制板模块，主控制板模块对航迹进行实时控制，并对信息输入模块的信息进行分析处理。该主控制板模块是由三机系统组成，三机系统之间还具有通信接口和互相之间的复位控制手段，该三机系统为:1#主机控制单元模块21、2#主机控制单元模块22、以及3#主机控制单元模块，该三个主机単元模块相互连接，如:1#主机控制单元模块21与2#主机单元控制模块22连接，2#主机单元控制模块22与3#主机单元控制模块33连接，实现该三个主机単元控制模块之间的通信接ロ之间相互复位控制。
[0019]信息输出模块，该模块的功能是进行三机表决输出，控制舵角的转向。模块采用“少数服从多数的原则”，将多数的结果作为最終結果输出控制舵角转向，同时，表决结果也反馈到信息处理模块，复查表决结果是否正确，如果出现差错，信息处理模块要重新发送。
[0020]在本实用新型中，信息输出模块为4#显示控制单元模块24，且4#显示控制单元模块24与3#主机控制单元模块连接，使得4#显示控制単元模块24与三个主机控制单元模板连接；4#显示控制模块24输出信息给控制面板10，从而通过4#显示控制模块24输出信息输出模块的信息给控制面板10。
[0021]本实用新型船舶自动操舵系统包括:控制面板10 ;输入信息给该控制面板10的4#显示控制単元模块24，也即控制面板10与4#显示控制単元模块24连接；主控制板模块，其具有三个主机控制单元模板，该三个主机控制单元模板相互连接；表决控制及报警输A /出模块31，三个主机控制单元模板通过该表决控制及报警输入/出模块31获取航迹信息，且三个主机控制单元模板通过系统母板60与该表决控制及报警输入/出模块31连接；模拟量输入模块32 ;开关量输入模块33 ;通信摸板34 ;表决控制及报警输入/出模块31输出信息给电磁阀驱动电路41 (也即:电磁阀驱动电路41与表决控制及报警输入/出模块31连接)；电磁阀驱动电路41输出信息给声光报警器51和舵机52 (也即:声光报警器51和舵机52与电磁阀驱动电路41连接)；舵机52和磁罗经42同时输出信息给模拟量输入模块32 (也即:舵机52和磁罗经42与模拟量输入模块32连接);VDR43、气象仪44、电罗经45、GPS46、组合导航定位系统47、计程仪48输出信息给通信模板34，也即VDR (船载航行数据记录仪)43、气象仪44、电罗经45、GPS46、组合导航定位系统47、计程仪48均与通信模板34连接。
[0022]其中，主控制板模块，该模板共有三块，分别为1#主机控制单元模块21、2#主机控制単元模块22、以及3#主机控制单元模块，主机控制单元模板是整个三机表决系统的核心部件。主机控制单元模板通过对航迹实施控制吋，且主机控制单元模板通过表决控制及报警输入/出模块31获取航迹信息。为确保三机在受到干扰情况下，防止某ー模板CPU程序跳飞或“死锁”，在硬件看门狗不起作用时，也能实现重新复位，转入正常运行状态。三机之间还具有通信接口和互相用时，也能实现重新复位，转入正常运行状态。三机之间还具有通信接口和互相之间的复位控制手段。软件上采用令牌方式实现对其它各模板之间的数据通ィ目。
[0023]表决控制及报警输入/出模块31采用GAL可编程逻辑器件，通过可编程逻辑对主控制单兀模板送来的控制电磁阀信号进行表决；表决结果一方面输出信息给电磁阀驱动电路41，使每个主控制板模块的微控制器掌控表决结果和三个主机控制单元模块的微控制器送出的控制信息，实现互相监瞀的目的。
[0024]通信模板34采用标准通信接ロ，在本实施例中，通信模板34标准规定采用RS485格式。通信模板34与船舶导航设备相连接，船舶导航设备包括VDR43、气象仪44、电罗经45、GPS46、组合导航定位系统47和计程仪48，通信模板34将采集到的信号以并行的通讯信息形式输入/输出，该通信模板34也通过系统母板60与主控制板模块连接，从而将采集到的信号以通讯信息形式输出给主控制板模块。
[0025]模拟输入模板32主要实现舵角反馈信号(即舵机52)和磁罗经42的航向信号进行相应处理和数字化工作，将两路模拟信号经数字化后送给4#显示控制単元模块24，且该模拟输入模板32也通过系统母板60与主控制板模块连接,模拟输入模板32同时对两路模拟信号具有一定的逻辑判断能力。
[0026]开关量输入模板33是整个系统所有转换开关状态信息的采集板，将所采集的开关状态信息送给主控制板模块，供主控制板模块分析处理；且该开关量输入模板33也通过系统母板60与主控制板模块连接，在本实施例中主要开关信息有:航迹、航向、随动、远操、手动装载设置航速设置、气象环境设置、以及PID參数设置。
[0027]声光报警器51采用相对独立的印制板，警信号有:失电、失压、过载、断相、滤油器高压、油液高温、以及油液低液位。
[0028]系统母板60类似于计算机总线板，系统母板60位于信息输入模块与信息处理模块之间，其是本自动操舵系统中各模板之间组合的桥梁，各模板之间的信息交換均通过系统母板进行。
[0029]本实用新型通过信息输入模块、信息处理模块、以及信息输出模块之间相互作用，实现三个模块之间互相监瞀的目的，达到自动操舵船舶航向航迹的目的。
[0030]以上所述，仅是本实用新型的实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述掲示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.船舶自动操舵系统，其特征在于包括:控制面板；与该控制面板连接的显示控制单元模块；与显示控制単元模块连接的主控制板模块，所述主控制板模块具有三个主机控制单元模板，分别为:1#主机控制单元模块、2#主机控制单元模块、以及3#主机控制单元模块，1#主机控制单元模块与2#主机单元控制模块连接，2#主机单元控制模块与3#主机单元控制模块连接，且显示控制单元模块与3#主机控制单元模块连接；与主控制板模块连接的表决控制及报警输入/出模板、模拟量输入模板、开关量输入模板、和通信模板，且表决控制及报警输入/出模板、模拟量输入模板、开关量输入模板、和通信模板均通过系统母板与主控制板模块连接。
【文档编号】G05D1/02GK203455720SQ201320529179
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】谢应孝 申请人:浙江海洋学院