[發(fā)明專利]一種船舶電力推進(jìn)冗余控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410382083.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN104129493A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡斌;殷非;王碩豐;吳國(guó)棟;石磊;張?jiān)|;李鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所
• 主分類號(hào): B63H21/21
• 分類號(hào): B63H21/21
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船舶自動(dòng)化技術(shù)，特別涉及一種船舶電力推進(jìn)冗余控制方法。

背景技術(shù)

隨著船舶及海洋工程的大力發(fā)展，對(duì)于船舶動(dòng)力的控制要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的主機(jī)帶螺旋槳無(wú)法滿足高精度的控制要求。電力推進(jìn)船舶以其優(yōu)良的控制性能、低噪聲和節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，正在被廣大用戶和船員認(rèn)可。

?船舶電力推進(jìn)控制系統(tǒng)，在國(guó)外船級(jí)社和中國(guó)船級(jí)社的規(guī)范中都有相應(yīng)的要求，每個(gè)推進(jìn)控制系統(tǒng)在正常工作要有相對(duì)獨(dú)立的控制功能，以避免任一推進(jìn)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，仍有一套電力推進(jìn)系統(tǒng)可以運(yùn)行。

現(xiàn)有的船舶電力推進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要有以下特點(diǎn)：

1、一般采用獨(dú)立控制系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)之間沒有任何聯(lián)系，一旦有一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，只能減低功率和效率只運(yùn)行一套電力推進(jìn)系統(tǒng)。

2、一般可編程邏輯控制和下屬設(shè)備之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對(duì)的問題，提出了一種船舶電力推進(jìn)冗余控制方法，控制系統(tǒng)故障情況下，采用軟件程序冗余和硬件接口冗余的方法實(shí)現(xiàn)不降低船舶推進(jìn)的功率和效率。采用工業(yè)以太網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)ModbusTcp協(xié)議增加了設(shè)備間的通訊速率，保證了設(shè)備間通訊的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種船舶電力推進(jìn)冗余控制方法，電力推進(jìn)冗余控制系統(tǒng)包括兩套電力推進(jìn)控制系統(tǒng)，每套電力推進(jìn)控制系統(tǒng)包含一個(gè)可編程邏輯控制器、一個(gè)遙控控制單元、一個(gè)本地控制單元、變頻器和推進(jìn)電機(jī)；每個(gè)可編程邏輯控制器帶兩套控制程序，正常工作時(shí)，每套電力推進(jìn)控制系統(tǒng)使用一套控制程序獨(dú)立工作，同時(shí)可編程邏輯控制器互相定時(shí)接收另一套系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)；控制出現(xiàn)故障時(shí)，正常一個(gè)可編程邏輯控制器接手另一個(gè)可編程邏輯控制器的控制工作，同時(shí)運(yùn)行兩套控制程序；控制故障恢復(fù)時(shí)，故障恢復(fù)的可編程邏輯控制器發(fā)信號(hào)到正常工作的系統(tǒng)，正常工作的可編程邏輯控制器將運(yùn)行的數(shù)據(jù)送恢復(fù)的可編程邏輯控制器，恢復(fù)的可編程邏輯控制器接管本系統(tǒng)控制。

所述正常和故障工作的判定：1#可編程邏輯控制器和2#可編程邏輯控制器之間采用光纜通訊，協(xié)議為TCP/IP協(xié)議，每隔10毫秒，兩個(gè)可編程邏輯控制器互發(fā)心跳信號(hào)，心跳信號(hào)為0和1數(shù)值交替變化，當(dāng)判定心跳信號(hào)正常則執(zhí)行正常程序，當(dāng)判定心跳信號(hào)故障且時(shí)間超過50毫秒則執(zhí)行故障程序。

所述正常工作時(shí)，1#可編程邏輯控制器把自身程序1中運(yùn)行的變量數(shù)據(jù)每隔100毫秒發(fā)送給2#可編程邏輯控制器，2#可編程邏輯控制器則把自身程序2中的運(yùn)行變量數(shù)據(jù)每隔100毫秒發(fā)送給1#可編程邏輯控制器。

所述故障工作時(shí)，?1#可編程邏輯控制器檢測(cè)到2#可編程邏輯控制器出現(xiàn)故障，1#可編程邏輯控制器馬上把最近光纜通訊接收的2#可編程邏輯控制器的程序2變量數(shù)據(jù)插入到1#可編程邏輯控制器的程序2中，并開始同時(shí)運(yùn)行程序1和程序2，1#可編程邏輯控制器控制2#網(wǎng)口使用ModbusTcp協(xié)議問詢和控制2#推進(jìn)控制系統(tǒng)下屬設(shè)備—2#本地控制單元、2#遙控控制單元和2#變頻器。

所述2#可編程邏輯控制器故障恢復(fù)時(shí)，先不執(zhí)行程序，而是發(fā)送心跳信號(hào)給1#可編程邏輯控制器，1#可編程邏輯控制器檢測(cè)到2#可編程邏輯控制器恢復(fù)正常，其立即發(fā)送1#可編程邏輯控制器的程序2變量給2#可編程邏輯控制器，同時(shí)停止執(zhí)行自身的程序2，停止使用2#網(wǎng)口通訊功能，并發(fā)送接管停止信息給2#可編程邏輯控制器，2#可編程邏輯控制器接到接管停止信息后，把送來(lái)的程序2變量加載至程序中，恢復(fù)工作。

所述可編程邏輯控制器下屬設(shè)備—本地控制單元、遙控控制單元和變頻器均采用雙網(wǎng)口單IP地址設(shè)計(jì)，網(wǎng)口1為正常情況下通訊使用，網(wǎng)口2為冗余控制通訊使用，可編程邏輯控制器和下屬設(shè)備通訊使用ModbusTcp協(xié)議。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明船舶電力推進(jìn)冗余控制方法，在任一推進(jìn)控制系統(tǒng)控制核心可編程邏輯控制器出現(xiàn)故障時(shí)，另外一個(gè)可編程邏輯控制器可以無(wú)縫控制故障系統(tǒng)下屬設(shè)備，不降低船舶推進(jìn)的功率和效率，增加了船舶的安全性；可編程邏輯控制器和下屬設(shè)備之間采用百兆速率工業(yè)以太網(wǎng)通訊，使用標(biāo)準(zhǔn)ModbusTcp協(xié)議，可以增加各設(shè)備之間的通訊速率和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明船舶電力推進(jìn)冗余控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明船舶電力推進(jìn)冗余控制系統(tǒng)故障判斷流程圖。

具體實(shí)施方式