周駿　王水富

摘 要：針對目前船舶航行信號燈控制器通用性差、信息化程度低、安裝使用不方便等缺點，設(shè)計了一種新型通用船舶信號燈控制器，此新型控制器具有類似PLC的二次編程功能，可適用不同船舶的不同需求，該控制器占用面積小且布線簡單、后期維護方便，樣機測試實驗表明：測試電壓為24V±3V均能正常工作，消耗電流不大于1A，控制器工作可靠。

關(guān)鍵詞：船舶 信號燈 控制器

目前，信號燈控制器采用的技術(shù)手段參差不齊，國外先進的船舶裝備多采用電子裝置的控制器，少數(shù)采用計算機模擬圖顯示、觸摸屏控制技術(shù)的控制器，而國內(nèi)船舶配套企業(yè)提供的產(chǎn)品多數(shù)采用傳統(tǒng)的開關(guān)、繼電器線路設(shè)計的控制器。

近年來，隨著單片機技術(shù)的快速發(fā)展，也有一些國內(nèi)企業(yè)研制出了采用單片機等主要電子器件的控制器。隨著船舶自動化程度的不斷提高，傳統(tǒng)的開關(guān)、繼電器線路設(shè)計的控制器已經(jīng)越來越不適應(yīng)船舶安全航行的要求了，傳統(tǒng)的信號燈控制器由開關(guān)、繼電器、指示燈等元件組成，由于其線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差，無通用性，因而增加了設(shè)計、安裝、調(diào)試和維護的難度和成本，更多的船配企業(yè)、研究所開始研制基于新型電子線路、單片機技術(shù)所設(shè)計的航行燈、信號燈控制器。

船舶航行燈、信號燈國家標準的分析

根據(jù)《1972年國際海上避碰規(guī)則公約（COLREG）》第21條、第23條和第34（b）條中關(guān)于航行燈的技術(shù)要求，國家海事部門于2007年10月8日通過了新修訂的MSC253（83）航行燈、航行燈控制器和相關(guān)設(shè)備的性能標準，并于2009年1月1日生效。新制訂的性能標準，適用于2009年1月1日及以后安裝上船的航行燈、航行燈控制裝置及相關(guān)設(shè)備。

設(shè)置航行燈、航行燈控制器的目的：①在光線不良的情況，識別他船；②通知他方，本船海上航行的意圖；③向值班駕駛員（00W）提供航行燈狀態(tài)的信息。

在MSC253（83）海安會決議中，航行燈（NL）和航行燈控制器（NLC）成為主要描述的內(nèi)容。

將決議的主要內(nèi)容進行小結(jié)如下：

光源：該標準具有新的范圍，即包括白熾光源，發(fā)光二極管（LED）和其他非白熾光源；光源還包括燈、底座、安裝位置和減小照明角度的裝置，這里引出發(fā)光二極管（LED）的概念。

雙套燈具適用性：安裝在船長不小于50m的船舶上的桅燈、舷燈和尾燈應(yīng)為雙套或安裝兩盞燈。

燈具的配套：對配套的每盞燈，應(yīng)僅使用制造廠規(guī)定的燈、以避免由于不適合的燈而降低航行燈的性能。并適當(dāng)考慮配備的雙套航行燈，應(yīng)備有足夠數(shù)量的備用燈。在這里最主要的就是防止備用燈的缺失，而導(dǎo)致航行燈的失效。

硬件設(shè)計

如圖1，信號燈控制系統(tǒng)由1個主控制器、4個輸入輸出模塊（IO模塊）、以及若干快速熔斷器組成，主控制器使用直流24V供電，電流≤1A，供電插座在背面，主控制器背面有4個D型插座，使用專用數(shù)據(jù)線可以連接4個IO模塊，主控制器備有RS485通信接口，用于編程下載和報警遠程傳送，主控制器有160個可編程、可調(diào)亮度LED輸出，編號L0-L159；36個可編程開關(guān)輸入，編號S0-S35；一個蜂鳴器輸出。

通用型IO模塊每個模塊有獨立的8路輸入輸出電路。輸出為繼電器輸出，對外提供無源觸點，可承受斷開電壓≤220V，可通過電流≤3A。輸入為電流輸入型，當(dāng)某一路輸出繼電器閉合，模塊立刻對通過繼電器觸點的電流進行檢測，若電流≥20mA，模塊輸入為1；若電流<10mA，模塊輸入為0。

主控制器有：160個可編程、可調(diào)亮度LED輸出，編號L0-L159；36個可編程開關(guān)輸入，編號S0-S35；一個蜂鳴器輸出。通用型IO模塊每個模塊有獨立的8路輸入輸出電路。輸出為繼電器輸出，對外提供無源觸點，可承受斷開電壓≤220V，可通過電流≤3A。輸入為電流輸入型，當(dāng)某一路輸出繼電器閉合，模塊立刻對通過繼電器觸點的電流進行檢測，若電流≥20mA，模塊輸入為1；若電流<10mA，模塊輸入為0。

圖形化編程軟件設(shè)計

圖形化編程軟件主要分三個部分，即界面部分、圖形指令轉(zhuǎn)換部分和下載連接部分。界面部分主要提供設(shè)計人員編程的界面，采用圖形化元件，對話框提示，方便使用。圖形轉(zhuǎn)換部分對已編寫好的圖形化程序進行分析，翻譯成二進制指令，供控制器執(zhí)行用。下載連接部分可以通過串口連接計算機與控制器，把程序指令下載到控制器。

樣機的測試實驗

信號燈控制器使用24V直流電源供電，實際測試24V±3V均能正常工作，消耗電流不大于1A?？偣?2個I/O口，分布在4個I/O板。對樣機進行了以下實驗：①每一路I/O口均為無源觸點，實際測試分斷電壓可承受220V以上，I/O口允許電流不小于3A，最大瞬時電流5A。② 每個I/O口內(nèi)置電流檢測電路，能檢測到I/O口是否有電流（至少20mA）通過。③I/O口可用于直接控制220VAC、功率不大于100W或24VDC、功率不大于60W的白熾燈。④設(shè)計工作環(huán)境為溫度-20-50℃，相對濕度小于60%，在高溫試驗中，溫度為70℃ ±2℃，持續(xù)時間為2小時，系統(tǒng)仍能正常工作。圖5為高溫試驗方法圖。

結(jié)論

針對目前船舶信號燈控制器通用性差、信息化程度低、安裝使用不方便等缺點，設(shè)計了一種新型通用船舶航行信號燈控制器，此新型控制器具有類似PLC的二次編程功能，可適用不同船舶的不同需求，該控制器占用面積小且布線簡單、后期維護方便，樣機測試實驗表明：測試電壓為24V±3V均能正常工作，消耗電流不大于1A，控制器工作可靠。

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（作者單位：浙江省揚帆集團股份有限公司）endprint