某舰艇外围控制系统设计与实现

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1、万方数据第40卷第2期2011年04月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGVDL40No．2Apr．201lDOI：10．3963／j．issfL167l一7953．2011．02．036某舰艇外围控制系统设计与实现刘勇，温洪。夏佩伦(海军潜艇学院，山东青岛266071)摘要：针对舰载武器及其发射装置的使用需求，提出外围控制系统的控制策略并明确要解决的问题，设计具有冗余容错功能的集散控制系统。介绍系统接口特点和容错需求，设计系统结构，着重分析硬件冗余结构和基于QNX操作系统的软件构架。实际使用证明，该

2、控制系统使用灵活、工作可靠，基本达到设计要求。关键词：舰艇控制系统；集散控制系统；QNX操作系统；可靠性；容错，中图分类号：U674．71；TP202．1文献标志码：A文章编号：1671—7953(2011)02一0128-04近年来，舰艇作战控制系统逐步形成了以中央控制台为主控节点，通过计算机网络把各控制信息集中起来，并进行集中监视和操作的分布式控制系统。外围控制系统是整个作战控制系统的组成部分，负责按照中央控制台或操作员的指令，控制武器及其发射装置的准备，控制武器的发射及运行。对外围控制系统的要求主要包括以下几

3、个方面：①外围控制系统负责对武器发射和快速装填装置进行电液操作；②通过武器控制分机向武器装订数据；③匹配中央控制台和武器接口间的信号传递；④系统要工作可靠，包括：工作正确性、冗余容错，等[1。4]。1设计难点与需解决的问题计划对原先独立工作的发射装置控制系统、某武器控制设备进行现代化改装，将操控界面等集成到中央控制台。原先的发射装置控制系统采用继电器控制箱进行顺序控制，武器控制设备采用机电式随动控制，并且都是独立工作，没有采取容错措施。改进方案采用计算机控制，具有容错能力，集成操控界面，以此提高自动化水平和可靠性；

4、继续保留原系统能够独立工作的使用特点。系统设计难点集中于系统集成和冗余容错睁8

5、。1．1系统集成策略针对武器发射和快速装填装置的控制需要，收稿日期：2010-04—20修回日期：2010一05—18作者简介：刘勇(1972一)，男，硕士，讲师。研究方向：潜艇作战系统、潜艇作战软件、作战仿真卫．-n翰iI：ly3179@sina．com128为实现既可独立工作又可集成工作，设计自动控制和本地控制两种工况，并加设带有人机界面的本地控制台。在自动控制工况下，操作员在中央控制台遥控外围控制系统工作，本地操作员通过本地控制台

6、进行辅助工作。在本地控制工况下，外围控制系统独立工作，操作员通过本地控制台来接通执行机构的供电并手动操作执行机构工作，本地控制台显示信号器状态。1．2输入输出接口的特点外围控制系统的输入输出接口分三类。1)发射装置和快装的接口为开关量信号，所有信号之间互斥、互锁没有时序关系，输出与历史状况无关，信号的状态保存在电源开关以及信号器上，原系统采用继电器控制。2)武器接口信号为开关量信号，有时序关系，输出与历史状况有关，武器运行的控制数据和时序由中央控制台计算并保存，原系统采用继电器顺序控制。3)武器控制分机接口为R卜4

7、85，有时序关系，输出与历史状况有关，需装订数据由中央控制台计算并保存，已装订数据由武器设定分机中的轴一码转换器反馈并保存，武器设定分机为原系统的遗留设备。1．3冗余容错需求对于外围控制系统来说可靠性和正确性是非常重要的，采用冗余技术保障系统可靠运行。在进行冗余设计时要解决以下几个问题。1)系统工作正确性。在采集信号器的信号时应引入表决机制，也就是应有3台计算机同时采集数据，在判断信号状态时，采用3取2表决。2)联机故障检测。要求系统提供实时检测万方数据某舰艇外围控制系统设计与实现——刘勇，温洪，夏佩伦故障的能力，

8、并且这种检测工作与系统的正常工作同时进行。3)系统恢复。当检测出故障后，系统能够继续工作或返回到出现故障时的断点继续运行。2外围控制系统的硬件设计整个作战系统采用分布式控制、集中式管理的系统框架(见图1)。控刊本地控制台I外围控制系统外中=掣号控制分机1一信号器(发射刊控制分秽L2H素绕等_}H嚣芬)刊控制分机3H及执行机构电源部央一仪■信号颛发射系统共用部分)及执行机构电源；通控信制机柜12丌像武器控制分机l习机1、2、3日写舰艇其他系统霪。：武武器控制分机2一机4、5、6H焉矧—一武器接【】l-j靠图l舰艇作战

9、控制系统基本结构2．1体系结构的设计中央控制台与控制中心仪通过1553B总线通信；控制中心仪与3台控制分机、本地控制台通过1553B总线通信；控制中心仪与两台武器控制分机通过R卜485总线通信；其它连接为继电器等模拟信号。控制中心仪用于在控制分机的协同下自动控制发射与装填装置和保障中央控制台与武器控制分机、武器接口的协同工作。控制中心仪在外围控制系统中处于核