本發(fā)明涉及海監(jiān)執(zhí)法船只和大型漁政船只等裝備的對(duì)外水炮，具體是船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的海洋資源被人類所發(fā)掘和利用，與此同時(shí)人類也更多的認(rèn)識(shí)到海洋的重要性，因此對(duì)于海洋資源的掌握成了國(guó)與國(guó)之間爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)，進(jìn)而帶來(lái)了一個(gè)個(gè)的國(guó)際爭(zhēng)端事件，為了捍衛(wèi)國(guó)土和主權(quán)的完整，國(guó)家開(kāi)始加大主權(quán)領(lǐng)域內(nèi)的海上巡邏工作，為了保障自身的安全，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)敵對(duì)目標(biāo)的驅(qū)逐，作為非致命性武器—對(duì)外水炮派上了用場(chǎng)，另外在必要時(shí)也可以作為對(duì)外消防設(shè)備使用。

除了一些執(zhí)法船只可以配備船用對(duì)外水炮，現(xiàn)在很多的漁船也開(kāi)始配備了這種水炮。因?yàn)檫@些漁船在海上作業(yè)時(shí)，有時(shí)會(huì)遇上海盜的劫持。這樣有了水炮就可以有效的阻止海盜船只的靠近，從而保證了船上人員的人生安全。

現(xiàn)有的船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)主要存在下列不足。

①純粹的手動(dòng)操作水炮：這類水炮結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，操作容易，工作時(shí)需要專職的人員站在水炮旁邊，通過(guò)機(jī)械手柄來(lái)控制水炮的旋轉(zhuǎn)。但是當(dāng)遇到對(duì)方也有水炮，雙方進(jìn)入互射的時(shí)候就無(wú)法保證操作人員的安全。另外依靠手工操作，對(duì)目標(biāo)攻擊的準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度方面相對(duì)較差。

②遠(yuǎn)程電動(dòng)操作水炮：這類水炮相比較前一種類型有了很大改進(jìn)，它通過(guò)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)水炮的旋轉(zhuǎn)，操作人員只需在駕駛艙控制操作臺(tái)上方向手柄就可以控制水炮，這樣保證了人員的生命安全。但是在控制精度方面不夠理想，而且水炮旋轉(zhuǎn)速度也不快。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、水炮旋轉(zhuǎn)速度快的船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)，包括多路組合開(kāi)關(guān)，24VDC電源模塊，本地操作面板，PLC控制器，邏輯控制單元。

其中多路組合開(kāi)關(guān)，用于將本系統(tǒng)內(nèi)各部分功能區(qū)域的供電回路獨(dú)立開(kāi)來(lái)，這樣當(dāng)某一回路出現(xiàn)故障，只需將該回路的開(kāi)關(guān)切斷后即可維修，對(duì)其它回路不構(gòu)成影響，降低了整體的停機(jī)時(shí)間，多路組合開(kāi)關(guān)的輸入端采用并聯(lián)的方式連接，并聯(lián)之后再與外部的單相交流電連接。所述24VDC電源模塊，用于向整個(gè)系統(tǒng)提供24VDC電源。

PLC控制器包括電源模塊、通訊模塊、輸入模塊和輸出模塊四個(gè)功能模塊，它作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)外部狀態(tài)信息的采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯判斷和結(jié)果輸出， PLC控制器分別與本地操作面板、邏輯控制單元連接。

本地操作面板作為人機(jī)交互的主要渠道，包括四象限搖桿、按鍵輸入開(kāi)關(guān)和控制模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于向所述PLC控制器發(fā)送操作指令，使PLC控制器按照指令執(zhí)行相應(yīng)的操作。

邏輯控制單元，主要由多個(gè)繼電器邏輯組合構(gòu)成，繼電器的輸入端為24VDC的低電壓信號(hào)，與PLC控制器的輸入和輸出模塊相連，繼電器的輸出端為220VAC信號(hào)，用于對(duì)外部部件的實(shí)際操作，從而實(shí)現(xiàn)了低電壓信號(hào)對(duì)高電壓信號(hào)的間接控制。

本發(fā)明還必須有伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)作為一個(gè)整體使用，它們是實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)控制外部水炮方位旋轉(zhuǎn)的主要?jiǎng)恿?lái)源，伺服驅(qū)動(dòng)器和PLC控制器之間通過(guò)脈沖控制總線進(jìn)行連接。

進(jìn)一步地提高水炮的旋轉(zhuǎn)速度，最好是包含兩套伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，分別用于提供驅(qū)動(dòng)水炮水平方位和垂直方位旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。

進(jìn)一步地提供人機(jī)交互方式，本發(fā)明還可以增加無(wú)線控制單元，無(wú)線控制單元包含無(wú)線發(fā)射手柄和無(wú)線接收機(jī)，無(wú)線發(fā)射手柄將控制命令通過(guò)無(wú)線射頻的方式發(fā)送給無(wú)線接收機(jī)，接收機(jī)接收到無(wú)線信號(hào)后，對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行解碼，校驗(yàn)，并且將數(shù)字命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給PLC控制器。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還可以增加RS422通訊接口，RS422通訊接口將PLC控制器輸出的TTL電平的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS422標(biāo)準(zhǔn)的接口，便于同遠(yuǎn)程主機(jī)之間的通訊。

本發(fā)明系統(tǒng)工作時(shí)，為了讓操作人員更加直觀的了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的信息，還可以在本地操作面板上增加聲光報(bào)警燈和系統(tǒng)狀態(tài)指示燈，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者由于人為的不正確操作，聲光報(bào)警指示燈會(huì)閃爍，報(bào)警蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，給操作人員予以提示；系統(tǒng)狀態(tài)指示燈指示當(dāng)前系統(tǒng)的一些主要工作狀態(tài)，如電源信息，蝶閥的位置信息，水泵的工作狀態(tài)等。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了水炮自動(dòng)化旋轉(zhuǎn)瞄準(zhǔn)方位，不需要人工操作，同時(shí)，利用伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)給水炮旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，加快了水炮旋轉(zhuǎn)的速度，提高了水炮旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)方位的精確度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

如圖1所示，本發(fā)明船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)，包括多路組合開(kāi)關(guān)，24VDC電源模塊，本地操作面板，PLC控制器，邏輯控制單元，伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)。

其中，多路組合開(kāi)關(guān)的輸入端采用并聯(lián)的方式連接，并聯(lián)之后再與外部的單相交流電連接，多路組合開(kāi)關(guān)其中的任何一分支的輸出端連接到24VDC電源模塊的輸入端。

24VDC電源模塊用于向整個(gè)系統(tǒng)提供24VDC電源。

PLC控制器集電源模塊、通訊模塊、輸入模塊和輸出模塊功能于一體，用于采集外部狀態(tài)信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算分析、邏輯判斷和結(jié)果輸出，PLC控制器分別與本地操作面板、邏輯控制單元連接。

面板包括四象限搖桿、按鍵輸入開(kāi)關(guān)和控制模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，用于向PLC控制器發(fā)送操作指令，使PLC控制器按照指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，四象限搖桿上下左右分別用來(lái)對(duì)應(yīng)水炮仰角、俯角、左旋角、右旋角的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作方位；按鍵輸入開(kāi)關(guān)主要包括系統(tǒng)的電源控制，系統(tǒng)啟動(dòng)命令，水炮的開(kāi)關(guān)命令，蝶閥的開(kāi)關(guān)命令等；控制模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)主要包括操作模式的轉(zhuǎn)換（一共有三模式，即本地、遙控和遠(yuǎn)程）和水炮旋轉(zhuǎn)速度的轉(zhuǎn)換（包含低速和高速）。

邏輯控制單元，主要由多個(gè)繼電器邏輯組合構(gòu)成，繼電器的輸入端為24VDC的低電壓信號(hào)，與PLC控制器的輸入和輸出模塊相連，繼電器的輸出端為220VAC信號(hào)，用于對(duì)外部部件的實(shí)際操作，從而實(shí)現(xiàn)了低電壓信號(hào)對(duì)高電壓信號(hào)的間接控制。

伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)必須作為一個(gè)整體使用，是實(shí)現(xiàn)水炮自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的主要?jiǎng)恿?lái)源，伺服驅(qū)動(dòng)器和PLC控制器之間通過(guò)脈沖控制總線進(jìn)行連接。伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)是一個(gè)閉環(huán)操作，通過(guò)編碼器實(shí)時(shí)取得位置參數(shù)，提高水炮旋轉(zhuǎn)方位精確度，同時(shí)，其加速性能好，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，加快了水炮的旋轉(zhuǎn)速度。

優(yōu)選地，最好是包含兩套伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)，其中一套用于驅(qū)動(dòng)水炮水平方位自動(dòng)化旋轉(zhuǎn)，另一套用于驅(qū)動(dòng)水炮垂直方位自動(dòng)化旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，本發(fā)明還可以增加無(wú)線控制單元，無(wú)線控制單元包含無(wú)線發(fā)射手柄和無(wú)線接收機(jī)，無(wú)線發(fā)射手柄將控制命令通過(guò)無(wú)線射頻的方式發(fā)送給無(wú)線接收機(jī)，接收機(jī)接收到無(wú)線信號(hào)后，對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行解碼，校驗(yàn)，并且將數(shù)字命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給PLC控制器。

優(yōu)選地，本發(fā)明還可以增加RS422通訊接口，RS422通訊接口將PLC控制器輸出的TTL電平的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS422標(biāo)準(zhǔn)的接口，便于同遠(yuǎn)程主機(jī)之間的通訊。

優(yōu)選地，還可以在本地操作面板上增加聲光報(bào)警燈和系統(tǒng)狀態(tài)指示燈，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者由于人為的不正確操作，聲光報(bào)警指示燈會(huì)閃爍，報(bào)警蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音，給操作人員予以提示；系統(tǒng)狀態(tài)指示燈指示當(dāng)前系統(tǒng)的一些主要工作狀態(tài)，如電源信息，蝶閥的位置信息，水泵的工作狀態(tài)等。

本發(fā)明船用對(duì)外水炮控制系統(tǒng)，工作時(shí)， DC24V電源模塊外部接入電壓，操作員開(kāi)啟操作面板的按鍵輸入開(kāi)關(guān)，選擇本地操作模式，系統(tǒng)通電后啟動(dòng)自檢流程，自檢完后系統(tǒng)進(jìn)入到預(yù)備狀態(tài)，當(dāng)需要瞄準(zhǔn)不友好目標(biāo)時(shí)，操作人員通過(guò)操作四象限搖桿來(lái)控制水炮的上下左右方位的旋轉(zhuǎn)， PCL控制器接收到四象限搖桿操作命令后，進(jìn)行分析、運(yùn)算并轉(zhuǎn)換成指令發(fā)，然后把轉(zhuǎn)換的指令發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器接受到PCL控制器的指令后再進(jìn)行轉(zhuǎn)換位置參數(shù)指令發(fā)送給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)按照接受的位置參數(shù)指令驅(qū)動(dòng)水炮機(jī)械裝置進(jìn)行方位旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，伺服電機(jī)內(nèi)部具有編碼器，可以實(shí)時(shí)獲取水炮機(jī)械裝置的位置參數(shù)并反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器，這樣便于系統(tǒng)調(diào)整，這樣就完成了目標(biāo)方位的瞄準(zhǔn)定位。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。