吴海春
（渤海船舶职业学院， 辽宁 兴城 125105）
引言船舶主机遥控系统控制面板是船员和主机进行信息交换的接口，用于发出车令，对主机的转向和转速进行控制，还能进行驾驶台与集控室之间的通讯，以及检测从现场总线送来的各种模拟量和开关信号，并通过蜂鸣器和指示灯进行分点声光报警等。某新建双主机船舶的姊妹船已投入运营，其主机遥控系统控制面板上设有2 个单手柄车钟，占用空间较大，无法将应急车钟布置在主机遥控面板上，操作起来十分不便。此外，面板上还缺少左、右主机遥控系统电源监视功能，无法使工作人员直观获取系统的供电状态。因此，需要对控制面板进行优化设计，图1 是为某双主机船舶新设计的主机遥控系统控制面板，该面板在船上共有两块，分别设在驾驶台和集控室，两者的控制、显示及报警等功能相同。面板上布置有主车钟、应急车钟、车钟显示单元、操车位置转换等功能单元，此外，面板上还有电源、遥控气源失气、主机超速、主机淡水低压、主机滑油低压和齿轮箱错向等各种报警指示灯[1-2]。
1 控制面板硬件设计1.1 硬件设计逻辑船舶主机遥控系统控制面板主要由主车钟控制电路、应急车钟控制电路、车钟显示电路、控制方式转换开关电路等组成。根据所要实现的指示、故障报警、传令应答等任务功能，确定所用的芯片和各芯片之间的关系，同时，还要兼顾到软硬件的特点，并尽量满足软件设计简单、电路所用元件最少、系统运行稳定等要求，最终确定所用的硬件，如图2 所示。最后，采用protel 软件绘制面板各单元的原理图和电路板图。
1.2 主车钟控制电路主车钟也称遥控操纵器，用于在驾驶室或集控室直接遥控主机。为尊重驾驶员的操作习惯和节省空间，设计时选用双手柄电位器式车钟作为主车钟，既可以单独操控每台主机，也可以联动，同时操控两台主机。这种车钟主要用在电子器件或微型计算机组成的遥控系统中，其工作原理及输出特性如下页图3 所示。环形电位器两端接正电源，中间抽头接地，车钟手柄带动一个滑动触点，与环形电位器接触。把车钟手柄扳到中间，即停车位时，其输出电压信号U0=0，随着手柄设定在不同速度挡上，就会输出一个相应的电压信号U0。
1.3 应急车钟控制电路应急车钟是为了满足在应急工况下操控主机而特别设置的车钟，由应急车钟发送器和应急车钟接收器组成，用于驾控室向机舱传达操作指令，并由机舱值班员回答命令执行情况的联络信号装置。应急车钟采用一个万转来控制，万转是一种多挡位的开关，它可以根据不同的需求，任意设计挡位，在360°范围内旋转，但每次操作万转只能选择一个挡位，转到哪一个挡位就送出一个相应的开关量。“应急车钟”控制单元上面共设有11 个挡位，分别为进一、进二、进三、进四、停车、退一、退二、退三、退四、备车和完车。当出现应急工况时，便可以使用应急车钟，通过万转指向不同的挡位，产生一个开关量，经分析处理后，来控制主机的转速与转向，以及“完车”和“备车”等操作。应急车钟的电路由11 个电阻、11 个指示灯和1 个40P 的排线口组成。每个指示灯上串一个电阻，11 个指示灯之间采用并联方式连接。万转与单片机的输入排线口相连，应急车钟上的排线口通过排线与单片机的输出排线口相连。当万转转动时，送出一个开关量给单片机，单片机执行预先写入的程序，控制应急车钟排线口中的两个引脚导通，相应的指示灯被点亮。同时，单片机将信号输入到控制器中，进而控制主机的转速与转向[3-4]。
1.4 车钟显示电路车钟显示电路由单片机、数码管、复位芯片及通信芯片等组成，在设计车钟显示电路时，采用了一个双色数码管来对车钟的操作状态进行实时显示，数码管的显示由单片机控制，分为数字控制和颜色控制两部分。这样设计不仅使操纵台的布局美观大方，节约空间，还让车钟显示更加直观，操作人员识读起来更加方便。双色共阳极数码管如图4 所示，共有10 个引脚，其中a、b、c、d、e、f、g，7 个引脚分别是数码管的7段，DP 引脚为数码管的1 个小数点（这里不用），另2个引脚K，一个是共阳红3，一个是共阳绿8。车钟共有9 个挡位，其中前进挡4 个，后退挡4 个，停车挡1个。通过数码管的数字显示车钟手柄的具体位置，当正车时，显示绿色1-4；倒车时，显示红色1-4；停车时显示红色0。在双主机船舶中，共有两个这样的数码管，分别显示左、右两个主机操车手柄的位置[5]。
1.5 控制方式转换开关电路在设有主机遥控系统的船舶中，一般可在驾驶台、集中控制室和机旁三个部位操纵主机。为保证在同一时间只能在一个部位操纵主机，要设有操纵部位转换装置。控制方式转换开关主要用于完成控制方式的转换，共设有三处（左、右操车位置和辅车钟）来实现备车、完车、机旁、驾控和集控指令，如图1“操车位置”和“辅车钟”控制单元所示。信号以开关量的形式发送到主控制器，由主控制器识别后进行相应控制方式的切换[6]。
2 控制面板软件设计2.1 主程序流程面板所有设计程序均采用Keil C51 编译环境来编译。主机遥控系统开机以后，首先进行系统状态信息的采集，自检系统是否正常，如一切正常，操作人员可以对主机进行操控。系统主程序主要包括转换开关通信联络、车钟显示、安全保护及故障报警与处理、子程序的控制调用等几部分功能。作业流程如图5 所示。
2.2 转换开关通信联络程序转换开关只是用于驾控台和机舱进行通讯联系，没有控制主机的作用。具有备车、完车、机旁、驾控、集控等转换功能。作业流程如下页图6 和图7 所示。
2.3 车钟显示程序车钟显示是通过单片机控制双色数码管，实时显示主车钟车令的情况，其作业流程如下页图8 所示。
3 系统调试系统调试主要是指程序上的调试，包括分块调试和系统整体调试。软件的所有程序都经过调试通过，并且有一些模块，借助串口通信调试助手软件，进行了串口通信以及485 通信的调试工作，调试结果能满足设计要求，达到了预期的功能。
4 结语为改进某新建双主机船舶主机遥控系统控制面板的设计，对新船控制面板的主车钟控制电路、应急车钟控制电路、车钟显示电路、控制方式转换开关电路等进行了优化设计，采用了一个双手柄车钟，与其姊妹船上采用的2 个单手柄车钟相比，结构更加紧凑，更加节约空间，并增加了左、右应急车钟，可以保证在应急的工况下对主机进行正常操作。此外，还增加了左、右主机遥控系统电源监视功能，通过电源指示灯来实时显示系统电源的状态。
