[发明专利]嵌入式分布型可调螺距螺旋桨的螺距控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船用可调螺距螺旋桨的螺距控制系统及控制方法。

背景技术

可调螺距螺旋桨CPP，是通过设置于桨毂中的操纵机构使桨叶能够相对于桨毂转动调节螺距的螺旋桨，它是通过转动桨叶来改变螺距，从而改变船舶航速或正车、倒车等，CPP控制系统发出一系列推力指令控制CPP，形成一个时变的推力系统。

传统CPP控制系统多采用PLC作为主控制器，它作为适应型控制器，虽然能够满足控制系统的基本需求，但是系统固化，布线繁杂，CPP、伺服系统、起动器与本地控制箱分开布置，通讯速度与通讯距离受限较大，系统体积庞大，使得设备间信号线跨度大且连线多，对于复杂的船舶情况，极大的增加了船舶布线难度以及故障发生率。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明提出一种嵌入式分布型可调螺距螺旋桨的螺距控制系统，同时提供这种控制系统的控制方法，减小整个控制系统的占用空间，优化信号线的布局，提高系统可靠性。

技术方案：一种嵌入式分布型可调螺距螺旋桨的螺距控制系统，包括控制面板、智能I/O模块、手柄、主控模块、螺距反馈模块、控制器、螺距控制电磁阀、按钮；

手柄与主控模块连接，手柄输入螺距设定值给主控模块；

螺距反馈模块连接控制器，主控模块和螺距控制电磁阀分别与控制器连接，螺距反馈模块采集螺距实时值并传递给控制器，控制器再传递给主控模块，主控模块对螺距实时值和螺距设定值进行逻辑判定，发出指令给控制器，触发螺距控制电磁阀打开或者闭合，调节螺距；

按钮与控制器连接，按钮输入螺距设定值给控制器，触发螺距控制电磁阀打开或者闭合，调节螺距；

智能I/O模块连接在控制面板与主控模块之间。

进一步的，手柄、主控模块、螺距反馈模块、控制器、螺距控制电磁阀组成主控单元，控制器、螺距控制电磁阀、按钮组成备用控制单元。

进一步的，当主控单元正常工作时，备用控制单元处于半休眠状态，主控模块掌握螺距控制权；当主控单元发生故障时，主控模块屏蔽手柄信息，备用控制单元工作。

进一步的，本控制系统还包括触摸显示屏，触摸显示屏与控制面板连接，控制面板从主控模块获取系统当前状态数据，通过触摸显示屏查看并操作参数设置，实时监控系统运行状态，触摸显示屏自带虚拟键盘，用于输入各种系统参数，触摸显示屏可以以曲线形式显示输入的信息。

最佳的，主控模块具有Cortex-M4和UCOS两个嵌入式CPU，外部采用双路CANBUS总线，主控模块配置两个电源，双CPU、双总线、双电源设计，提高了系统的容错能力，增强了整个系统的可靠性。

最佳的，本控制系统还包括CAN总线，CAN总线连接在控制面板与智能I/O模块之间、主控模块与智能I/O模块之间，CAN总线采用统一的数据格式，降低了布线成本，增强了系统可靠性。

进一步的，手柄和按钮设置在至少两个操控场所，实现在不同地点进行螺距设定，打破操作地点的单一性，使螺距设置更加方便。

进一步的，手柄和按钮同时设置在集中控制室和驾驶室，包括集控室手柄、驾驶室手柄、集控室按钮、驾驶室按钮。

一种上述的嵌入式分布型可调螺距螺旋桨的螺距控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：拨动手柄输入螺距设定值给主控模块，螺距反馈模块获取当前螺距实时值；

步骤二：控制器从螺距反馈模块获取螺距实时值，并将螺距实时值传递给主控模块；

步骤三：主控模块根据螺距设定值，发出调节指令给控制器，控制器给螺距控制电磁阀供电，螺距控制电磁阀带动可调螺距螺旋桨旋转，改变螺距实时值；

主控模块实时监控螺距实时值，对螺距实时值和螺距设定值进行比较，当螺距实时值与螺距设定值一致时，主控模块发出停止指令给控制器，控制器停止给螺距控制电磁阀供电，可调螺距螺旋桨停止旋转，完成螺距调节。

进一步的，步骤一中，当螺距设定值无法传递给主控模块时，通过按钮输入螺距设定值直接给控制器，控制器给螺距控制电磁阀供电，螺距控制电磁阀带动可调螺距螺旋桨旋转至螺距最大或螺距最小或零螺距后，控制器停止给螺距控制电磁阀供电，完成螺距调节。