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1、(10)申请公布号 CN 102486642 A (43)申请公布日 2012.06.06 CN 102486642 A *CN102486642A* (21)申请号 201010569588.4 (22)申请日 2010.12.02 G05B 19/418(2006.01) (71)申请人 镇江市海达科技有限公司 地址 212011 江苏省镇江市南门外吕家湾 70 号 (72)发明人 仲冬生 吴琦 (54) 发明名称 一种工程船综合航迹定位系统 (57) 摘要 本发明保护一种工程船综合航迹定位系统。 包括控制计算机、 交换机、 艏 PLC、 动力定位 PLC、 工程作业 PLC、 多串口通讯。
2、卡、 PROFIBUS 通讯卡、 电罗经、 DGPS、 风向风速仪、 运动单元和工程作业 显示系统。动力定位 PLC 与艏 PLC、 工程作业 PLC 通过网络交换机连接， 每个 PLC 都有一个唯一 的 IP 地址 ； 电罗经、 DGPS、 风向风速仪、 运动单元 通过多串口通讯卡与控制计算机连接 ； PLC 通过 PROFIBUS 通讯卡与控制计算机连接 ； 控制计算机 与工程作业显示系统通过网络交换机连接 ； PLC 与控制计算机采用DP协议实现一对一通讯。 该系 统满足了工程船综合航迹定位系统的控制要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 (19。
3、)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种工程船综合航迹定位系统， 其特征在于， 包括控制计算机、 交换机 -1、 交换 机 -2、 交换机 -3、 交换机 -4、 艏 PLC、 动力定位 PLC、 工程作业 PLC、 多串口通讯卡、 PROFIBUS 通讯卡、 电罗经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元和工程作业显示系统。 2. 根据权利要求 1 所述的一种工程船综合航迹定位系统， 其特征在于， 动力定位 PLC 与艏 PLC、 工程作业 PLC 通过网络交换机连接， 每个 PLC 都有。
4、一个唯一的 IP 地址 ； 电罗 经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接 ； PLC 通过 PROFIBUS 通讯卡与控制计算机连接 ； 控制计算机与工程作业显示系统通过网络交换机 -4 连接。 3.根据权利要求1所述的一种工程船综合航迹定位系统， 其特征在于， PLC与控制计算 机采用 DP 协议实现一对一通讯。 权 利 要 求 书 CN 102486642 A 2 1/2 页 3 一种工程船综合航迹定位系统 技术领域 0001 本发明涉及一种控制系统， 尤其是一种工程船综合航迹定位系统。 背景技术 0002 工程船在海上航行， 要对其艏向、。
5、 轨迹和位置进行控制。工程船在海上作业时， 必 须能够定位在海上某一具体的经纬度。海上有风和浪影响工程船的定位， 有船舶自身作业 力影响工程船的定位。 工程船能否精确定位， 对作业的准确度、 作业成本等问题起着至关重 要的作用。工程船综合航迹定位系统是闭环的控制系统， 其功能是能不断地检测出工程船 的实际位置与目标位置的偏差， 再根据外界的风和浪等扰动力的影响， 计算出使船舶恢复 到目标位置所需动力的大小， 并对船舶上各推力器进行推力分配， 使各推力器产生相应的 推力， 使工程船能在海平面上保持作业所要求的某一具体经纬度。 目前， 工程船综合航迹定 位系统在我国还是空白， 本发明填补了这一空白。
6、。 发明内容 0003 本发明是通过以下技术方案实现的， 它包括控制计算机、 交换机 -1、 交换机 -2、 交 换机 -3、 交换机 -4、 、 艏 PLC、 动力定位 PLC、 工程作业 PLC、 多串口通讯卡、 PROFIBUS 通讯卡、 电罗经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元和工程作业显示系统 ； 所述各部分连接成一 个工程船综合航迹定位系统， 以实现对工程船的位置、 艏向和轨迹控制。所述动力定位 PLC 用于实现对动力定位系统硬连线设备的输入输出控制， 如主推进控制、 舵机控制 ； 艏 PLC、 动力定位 PLC、 工程作业 PLC 通过网络交换机构成环形网络 。
7、； 动力定位 PLC 与控制计算机通 过 PROFIBUS 通讯卡连接， PROFIBUS 通讯卡插入控制计算机主板的 PCI 插槽 ； 所述电罗经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接， 多串口通讯卡 插入控制计算机主板的 PCI 插槽 ； 所述控制计算机与工程作业显示系统通过网络交换机 -4 连接。 0004 有益效果 ： 采用上述工程船综合航迹定位系统， PLC 环形网络提高了系统的可靠 性， 各个交换机连接构成网络， 某个网络节点中的交换机或某段线缆发生故障， 不会影响到 其他网络节点的通讯。PLC 与控制计算机通过 PROFIBUS 通。
8、讯卡连接采用 DP 协议实现一对 一的连接， 避免了通讯询问， 和通过交换机连接采用 TCP/IP 协议相比较， 提高了通讯速率。 电罗经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元通过多串口通讯卡与控制计算机连接， 采用 RS-422 接口和 NEMA0183 协议， 实现了工程船综合航迹定位系统与多种传感器的连接， 能提 高通讯速率， 节约成本。工程船综合航迹定位系统所需的其它信息通过艏 PLC 和工程作业 PLC 直接送至动力定位系统 PLC， 避免了线缆的冗余， 提高了系统的灵活性和可靠性。 附图说明 0005 图 1 为本发明工程船综合航迹定位系统连接示意图。 说 明 书 。
9、CN 102486642 A 3 2/2 页 4 具体实施方式 0006 下面结合附图对本发明作详细的说明。 0007 如图 1 所示， 本发明采用了四种类型网络。 0008 网络 (1) 负责采集电罗经、 DGPS1、 DGPS2、 风向风速仪、 运动单元的信息， 该网络采 用工业级多串口通讯卡， 多串口卡插入控制计算机的 PCI 插槽， 各个传感器采用屏蔽双绞 线分别连接多串口卡的各个串口， 通讯接口为 RS-422， 通讯协议为 NEMA 0183。采用 MOXA CP118EL多串口卡， 该多串口卡能连接8路RS-232/RS-422/RS-485信号、 各个串口可支持高 达 921.。
10、6 0009 Kbps 的通信速率、 芯片内建 128 字节的 FIFO 以及芯片内建 H/W， S/W 流控功能， 每 个串口的的通讯方式和通讯速率可按照需求单独设置。 0010 网络 (2) 之间采用工业级交换机构成环形网络， 交换机之间通过多模光纤连接， 工业交换机采用 SiemensX204-2， X204-2 带宽为 100Mb， 有 4 个 RJ-45 接口， RJ45 接口为 10Mb/100Mb自适应， 2组光纤接口， 管理型， 有独立IP， DC24V双路供电， 有报警输出， 导轨安 装， 工作温度为 -1060。每套 PLC 的 CP443 通讯模块采用超 5 类屏蔽双绞线。
11、连接 一个独立的交换机， 每套 PLC 有一个独立的 IP 地址， PLC 之间的通讯接口为 RJ45， 通讯协议 为 TCP/IP。工程船综合航迹定位系统需要的艏 PLC 和工程作业 PLC 数据， 通过网络 (2) 传 送到动力定位 PLC， 动力定位 PLC 通过网络 (3) 传送到控制计算机， 控制计算机控制工程作 业状态时， 先通过网络 (3) 传送到动力定位 PLC， 然后通过网络 (2) 传送到工程作业 PLC， 实 现对工程作业状态的控制。 0011 网络 (3) 负责控制计算机与 PLC 的数据交换， 执行数据的发送和指令的接收。控 制计算机接收动力定位 PLC 反馈的状态数。
12、据， 并向动力定位 PLC 发出控制指令。动力定位 PLC 采用同轴电缆与 CP5611 PROFIBUS 通讯卡连接， CP5611 插入控制计算机的 PCI 插槽， 采 用DP协议， 通讯率可以达到19.2Mbps。 此通讯采取一对一的方式， 减少了询问时间， 与TCP/ IP 相比具有通讯速率高和稳定的特点。 0012 网络 (4) 负责系统与工程作业显示系统的数据交换， 控制计算机从工程作业显示 系统接收作业信息， 通过交换机 -4 连接， 工程作业显示系统与控制计算机的通讯接口为 RJ45， 通讯协议为 TCP/IP。 0013 数据交换特性 ： 动力定位 PLC 到控制计算机的采样周期小于 0.2s ； DGPS 数据到控 制计算机的采集周期小于 0.15s ； 电罗经数据到控制计算机的采集周期小于 0.2s ； 控制计 算机的控制指令到工程作业 PLC 和艏 PLC 的数据小于 0.2s。 说 明 书 CN 102486642 A 4 1/1 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 102486642 A 5 。