舵机电控装置仿真系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种仿真系统，特别是一种舵机电控装置仿真系统。
背景技术
[0002] 随着
船舶航速和登记吨位的不断提高，作用在舵杆上的转舵
力矩也大为增加。舵机是用以产生转舵力矩使舵偏转的机械，目前船上用的是电动舵机和液压舵机。电动舵由
电机、蜗轮、
蜗杆、舵扇、舵柄等组成，它的结构简单，操作方便，工作可靠，适用于中小型船舶上。液压舵机分
柱塞式液压舵机和转叶式液压舵机，主要由
电动机、油
泵、管路等机械组成，它具有体积小、重量轻、转矩大、传动平移噪声小且易管理等优点，是大型船舶采用的舵机。
[0003] 目前船舶舵机的控制方式为电控，通过电气控制完成对舵机操控的全自动化。在学校的教学中，学生只能通过书本的理论知识和操作手册进行学习，然后对照相关图片进行思维模拟，这样不经过实际动手的训练，很难熟练掌握舵机控制系统的
电路组成以及舵机控制电气系统的维护和管理，不利于学习效果的提高。因此迫切需要一种船舶舵机仿真系统帮助学生熟悉舵机控制电路的组成、进行相关控制系统的维护。实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种舵机电控装置仿真系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
[0006] 一种舵机电控装置仿真系统，其特征在于：包括泵组控制箱、操舵箱、操舵控制台和
机舱报警箱，泵组控制箱内设置有两组油泵控制启动箱分别控制两组泵组电机的启动和停止，
伺服电机与操舵控制台连接，伺服电机
转轴上设置有一根主动杆，电感式舵
角指示器设置在伺服电机一侧并且电感式舵角指示器的摆臂上开有一条导向槽，伺服电机的主动杆侧面设置有圆柱销，圆柱销设置在导向槽内并且能够自由滑动。
[0007] 进一步地，所述油泵控制启动箱包含，三路
断路器1QF的一端连接主配电板的380V电源，三路断路器1QF的另一端与三路交流
接触器1KM的一端连接，三路交流接触器1KM的另一端与三路热继电器1F1的一端连接，三路热继电器1F1的另一端与三路断相继电器1KA0连接，三路断相继电器1KA0的另一端与泵组电机连接，
变压器1TB的初级线圈的两端分别与三路断路器1QF的两路的输出端连接并且初级线圈的一端设置有保险丝1FU1；变压器1TB有两路次级线圈，变压器1TB的一路次级线圈的一端与保险丝1FU2一端连接，保险丝1FU2的另一端与继电器1KA1、继电器1KA0的常闭
开关、旋钮开关1SZ和另一组油泵控制启动箱的交流接触器2KM的
常闭开关的一端连接，旋钮开关1SZ的启动端与继电器1KA3一端连接，旋钮开关1SZ的另一端与开关4SA1一端连接，开关4SA1另一端与继电器2KA3常闭开关连接，交流接触器2KM的常闭开关的另一端与继电器1KA3的常开开关一端连接，继电器1KA3的常开开关另与一端交流接触器1KM一端连接，继电器1KA0的常闭开关的另一端与继电器1KA2一端连接，继电器1KA1、继电器1KA2、继电器1KA2和交流接触器1KM的另一端与变压器1TB的一路次级线圈的另一端连接；变压器1TB的另一路次级线圈的一端与保险丝1FU3一端连接，变压器
1TB的另一路次级线圈的另一端和保险丝1FU3的另一端分别与
整流桥1V1的两端连接，继电器1KA4、指示灯1HL1、指示灯1HL2、指示灯HL2并联并且与整流桥1V1的另两端连接。
[0008] 进一步地，所述操舵箱包含，继电器5KA1和继电器5KA2
串联并且三个端点分别与油泵启动箱三路输出连接，直流电源DC24V正负极分别连接保险丝1FU5、1FU6后与继电器5KA1的两路选择开关的常闭触点连接，继电器5KA1一路选择开关与开关5SA1的1、3端连接，开关5SA1的2端与开关4SA4的1、3端连接，开关4SA4的4端与
二极管D1正极连接，二极管D1负极与开关4SA5的1、3端连接，开关4SA4的2端与指示灯HL4一端和二极管D5正极连接，二极管D5负极与开关4SA6的1、3端连接，指示灯HL4另一端与指示灯HL5一端和继电器5KA1另一路选择开关连接，开关5SA1的4端与指示灯HL5另一端、指示灯HL6一端和开关5SA2的1、3端连接，开关5SA2的2、4端分别与二极管D1和D3正极连接，二极管D1、D2负极分别与继电器5KA2的两路选择开关输入端连接，继电器5KA2的两路选择开关的四路输出端分别与四个电磁
阀连接，
电磁阀分别与四个限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ的一端连接，四个限位开关1SQ、2SQ、
3SQ、4SQ的另一端与继电器5KA1的另一路选择开关连接，二极管D2、D4、D6、D8的正极分别与限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ的一端连接，开关4SA5和开关4SA6的2端与二极管D2 、D6的负极连接，开关4SA5和开关4SA6的4端与二极管D4 、D8的负极连接。
[0009] 进一步地，所述操舵控制台包含，报警电源DC24V、直流电源DC24V、交流电源AC220V分别连接保险丝4FU1、4FU3、4FU6后与开关4SA3一端连接，开关4SA3的409端与报警单元AP1的+端、K1端、1A~6A端和报警单元AP2的+端、K1端、1A~4A端连接，开关4SA3的410端与报警单元AP1的-端、报警单元AP2的-端和蜂鸣器FM的一端连接，蜂鸣器FM的另一端与报警单元AP1的K2端和报警单元AP2的K2端连接，开关4SA3的407、408、411、412端分别与舵角电源盒SDY连接，开关4SA3的407、408端与舵角指示表RA一侧两个端脚连接，舵角指示表RA另一侧的两个端脚与舵角电源盒SDY的正负极连接。
[0010] 进一步地，所述机舱报警箱包含，报警单元AP1的1K端与泵组控制箱的继电器1KA1的常闭开关连接，警单元AP1的2K端与热继电器1F1常开开关连接，报警单元AP1的3K端与继电器1KA2常闭开关和交流接触器1KM常开开关连接，报警单元AP1的4K端与继电器1KA4的常闭开关连接，报警单元AP1的5K端与液位开关1SL连接，报警单元AP1的6K端与滤器阻1DPR连接，报警单元AP2的1K~4K端与泵组控制箱的另一组油泵控制启动箱的继电器2KA1的常闭开关、热继电器2F1常开开关、继电器2KA2常闭开关和交流接触器2KM常开开关连接，报警单元AP1的AM端、1A~6A端和报警单元AP2的AM端、1A~4A端与
操纵台连接，报警单元AP3、AP4的S1、X1、CM端相互连接，报警单元AP3、AP4的K1、K2端分别连接蜂鸣器FM1两端。
[0011] 本实用新型与
现有技术相比，具有以下优点和效果：本实用新型的舵机电控装置仿真系统能够很好地对舵机电控装置进行仿真模拟，学生可以通过仿真系统来进行舵机操控的仿真练习，从而熟练掌握舵机操控技能，通过伺服电机模拟油泵驱动舵角，用电感式舵角指示器检测伺服电机转动角度，从而模拟真实的舵角转动，结构简单，成本低廉。
附图说明
[0012] 图1是本实用新型的舵机电控装置仿真系统示意图。
[0013] 图2是本实用新型的油泵控制启动箱的电路图。
[0014] 图3是本实用新型的操舵箱的电路图。
[0015] 图4是本实用新型的操舵控制台的电路图。
[0016] 图5是本实用新型的机舱报警箱的电路图。
[0017] 图6是本实用新型的舵机电控装置仿真系统的连接图。
[0018] 图7是本实用新型的舵机电控装置仿真系统的局部放大图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图并通过
实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0020] 如图所示本实用新型的一种舵机电控装置仿真系统，包括泵组控制箱1、操舵箱2、操舵控制台3和机舱报警箱4，泵组控制箱内设置有两组油泵控制启动箱分别控制两组泵组电机5的启动和停止，伺服电机7与操舵控制台3连接，伺服电机7转轴上设置有一根主动杆9，电感式舵角反馈单元6设置在伺服电机7一侧并且电感式舵角指示器的摆臂8上开有一条导向槽10，伺服电机7的主动杆9侧面设置有圆柱销11，圆柱销11设置在导向槽10内并且能够自由滑动。这样，伺服电机7为执行机构，用于模拟仿真舵机油泵控制舵机的转动，电感式舵角反馈单元6是舵角反馈装置，用于测量伺服电机转动角度从而得到模拟舵角转动角度。
由于实验室中配置液压系统成本高，油路也会污染环境，而油路部分也不是船舶电气专业学习的重点，故本系统中把油路部分全部省略，仅仅以泵组电机5代替实际油泵进行模拟，同时用伺服电机7模拟实际的舵角转动，并以电感式舵角反馈单元6来反馈伺服电机7转动角度来模拟完成真实的舵角转动角的测量获取过程。
[0021] 电感式舵角指示器是由电源箱、发讯器和指示器组成，发讯器是由壳体、
定子和
转子组成的，定子上绕有两个电感线圈，两个电感线圈与
电阻、电位器和二极管组成电桥电路，为四个桥臂，转子与舵杆相连接，
舵叶偏转某一角度带动转子转动，定子上的两个电感线圈的电感量发生变化，电桥失去平衡，指示器的
指针也偏转某一角度，这种舵角指示器利用电感量的变化，反应舵叶角度的变化，
表盘采用的是毫安表，是利用通电线圈在
磁场中受力而运动，克服游丝弹力所处不同
位置而表示舵叶转动的角度。
[0022] 油泵控制启动箱包含，三路断路器1QF的一端连接主配电板的380电源，三路断路器1QF的另一端与三路交流接触器1KM的一端连接，三路交流接触器1KM的另一端与三路热继电器1F1的一端连接，三路热继电器1F1的另一端与三路断相继电器1KA0连接，三路断相继电器1KA0的另一端与泵组电机连接，变压器1TB的初级线圈的两端分别与三路断路器1QF的两路的输出端连接并且初级线圈的一端设置有保险丝1FU1；变压器1TB有两路次级线圈，变压器1TB的一路次级线圈的一端与保险丝1FU2一端连接，保险丝1FU2的另一端与继电器1KA1、继电器1KA0的常闭开关、旋钮开关1SZ和另一组油泵控制启动箱的交流接触器2KM的常闭开关的一端连接，旋钮开关1SZ的启动端与继电器1KA3一端连接，旋钮开关1SZ的另一端与开关4SA1一端连接，开关4SA1另一端与继电器2KA3常闭开关连接，交流接触器2KM的常闭开关的另一端与继电器1KA3的常开开关一端连接，继电器1KA3的常开开关另与一端交流接触器1KM一端连接，继电器1KA0的常闭开关的另一端与继电器1KA2一端连接，继电器
1KA1、继电器1KA2、继电器1KA2和交流接触器1KM的另一端与变压器1TB的一路次级线圈的另一端连接；变压器1TB的另一路次级线圈的一端与保险丝1FU3一端连接，变压器1TB的另一路次级线圈的另一端和保险丝1FU3的另一端分别与整流桥1V1的两端连接，继电器1KA4、指示灯1HL1、指示灯1HL2、指示灯HL2并联并且与整流桥1V1的另两端连接。
[0023] 油泵控制启动箱工作时：合上断路器1QF，变压器1TB有两个次级线圈，第一个次级线圈使得继电器1KA1、1KA2线圈得电，第二个次级线圈经过整流桥1V1整流，继电器1KA4线圈得电，同时灯指示灯1HL1亮。若选择机舱控制，旋钮开关1SZ打到“启动”，继电器1KA3线圈得电，常开触头闭合，使得接触器1KM线圈得电，1KM主触头闭合，油泵电机启动，常开辅助触头闭合，1号泵工作指示灯1HL2亮。如选择驾驶台控制，旋钮开关1SZ打到“驾驶台”，如驾驶台4SA1开关放在启动位置，则继电器1KA3线圈得电，常开触头闭合，使得接触器1KM线圈得电，1KM主触头闭合，油泵电机启动，常开辅助触头闭合，1号泵工作指示灯1HL2亮。如驾驶台4SA1开关放在备用，一旦2号电机控制2SA3线圈失电，则可以自动启动备用机。
[0024] 操舵箱包含，继电器5KA1和继电器5KA2串联并且三个端点分别与油泵启动箱三路输出连接，直流电源DC24V正负极分别连接保险丝1FU5、1FU6后与继电器5KA1的两路选择开关的常闭触点连接，继电器5KA1一路选择开关与开关5SA1的1、3端连接，开关5SA1的2端与开关4SA4的1、3端连接，开关4SA4的4端与二极管D1正极连接，二极管D1负极与开关4SA5的1、3端连接，开关4SA4的2端与指示灯HL4一端和二极管D5正极连接，二极管D5负极与开关
4SA6的1、3端连接，指示灯HL4另一端与指示灯HL5一端和继电器5KA1另一路选择开关连接，开关5SA1的4端与指示灯HL5另一端、指示灯HL6一端和开关5SA2的1、3端连接，开关5SA2的
2、4端分别与二极管D1和D3正极连接，二极管D1、D2负极分别与继电器5KA2的两路选择开关输入端连接，继电器5KA2的两路选择开关的四路输出端分别与四个电磁阀连接，电磁阀分别与四个限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ的一端连接，四个限位开关1SQ、2SQ、3SQ、4SQ的另一端与继电器5KA1的另一路选择开关连接，二极管D2、D4、D6、D8的正极分别与限位开关1SQ、
2SQ、3SQ、4SQ的一端连接，开关4SA5和开关4SA6的2端与二极管D2 、D6的负极连接，开关
4SA5和开关4SA6的4端与二极管D4 、D8的负极连接。
[0025] 如启动箱控制24V电源正常，5KA1/5KA2得电，5SA1放在左位为操纵台操舵，电源经过5KA1(121-503)-5SA1(1-2)到4SA4，4SA4放在左位，为正常操舵(3-4通)，到4SA5(491)，如操左舵，则4SA5（3-4）通，在操舵未超过限位开关限制时，电磁阀523-524得电，液压系统进油，推动舵向左转。如操右舵，则4SA5通，在操舵未超过限位开关限制时，电磁阀521-522得电，液压系统进油，推动舵向右转。若为应急操舵，则4SA4放右位，4SA4（1-2）通4SA6为操纵台应急操舵
手柄，如操左舵，4SA6(3-4)通，电磁阀523-524得电，液压系统进油，推动舵向左转。如操右舵，4SA6(1-2)通，电磁阀521522得电，液压系统进油，推动舵向左转。如在操舵箱操舵，则由5SA2控制操舵的方向。
[0026] 如果不是由
电动泵进行控制，通过机带泵，则需要直流24V电源，同时，5KA2失电，触点是541-525通，543-527通，相应的右舵电磁阀是525-526得电，左舵是527-528，从而控制舵向右或左转。二极管D2/D4/D6/D8是续流作用，当电磁阀电源被断开时，线圈自感产生的反向
电压正好与并联的二极管方向相同，因此被该二极管
短路，从而防止了该反向的感应电压对控制电路的影响。交
流线路中的续流一般采用阻容来吸收。
[0027] 操舵控制台包含，报警电源DC24V、直流电源DC24V、交流电源AC220V分别连接保险丝4FU1、4FU3、4FU6后与开关4SA3一端连接，开关4SA3的409端与报警单元AP1的+端、K1端、1A~6A端和报警单元AP2的+端、K1端、1A~4A端连接，开关4SA3的410端与报警单元AP1的-端、报警单元AP2的-端和蜂鸣器FM的一端连接，蜂鸣器FM的另一端与报警单元AP1的K2端和报警单元AP2的K2端连接，开关4SA3的407、408、411、412端分别与舵角电源盒SDY连接，开关
4SA3的407、408端与舵角指示表RA一侧两个端脚连接，舵角指示表RA另一侧的两个端脚与舵角电源盒SDY的正负极连接，电位器RP设置在舵角指示表RA上。
[0028] RA 为舵角指示表，RP为电位器，调光，SDY为舵角电源盒，416、417、418接的是舵角发讯器的三根
信号线。SDY输出
不平衡电桥的
电流信号，使得RA指示转过的角度和实际舵叶转过的角度一致。451-456,461-464接受报警箱的信号，一旦出现故障时，触发操纵台控制箱报警。
[0029] 机舱报警箱包含，报警单元AP1的1K端与泵组控制箱的继电器1KA1的常闭开关连接，警单元AP1的2K端与热继电器1F1常开开关连接，报警单元AP1的3K端与继电器1KA2常闭开关和交流接触器1KM常开开关连接，报警单元AP1的4K端与继电器1KA4的常闭开关连接，报警单元AP1的5K端与液位开关1SL连接，报警单元AP1的6K端与滤器阻1DPR连接，报警单元AP2的1K~4K端与泵组控制箱的另一组油泵控制启动箱的继电器2KA1的常闭开关、热继电器2F1常开开关、继电器2KA2常闭开关和交流接触器2KM常开开关连接，报警单元AP1的AM端、
1A~6A端和报警单元AP2的AM端、1A~4A端与操纵台连接，报警单元AP3、AP4的S1、X1、CM端相互连接，报警单元AP3、AP4的K1、K2端分别连接蜂鸣器FM1两端。
[0030] AP1、AP2为八路继电器板，AP3、AP4为八路报警板。一号油泵一旦发生过载（热继电器检测，1F1触点闭合）或者电源失电（1KA1常闭触点闭合）或者运行中缺相（1KA0---1KA2+KM）或者是控制失效（1KA4失电，常闭触点信号）则
输出信号到机舱报警接线箱AP1的1K，2K，3K，4K脚（一号油泵启动箱），而油箱液位低位或者滤器堵塞信号送至机舱报警接线箱AP1的
5K，6K脚，经处理后输出报警信号至报警板AP3，触发报警，蜂鸣器FM响，同时相应的指示灯亮。
[0031] 本实用新型的舵机电控装置仿真系统的功能：
[0032] 1号油泵控制功能（启动功能以机舱为优先），在舵机舱和
驾驶室能控制1号油泵的启动和停止，将1#泵控制箱上的“启动-停止-驾驶室”旋钮旋至“启动或停止”，启动或停止1号电机；将1#泵控制箱上的“启动-停止-驾驶室”旋钮旋至“驾驶室”，用驾驶室控制单元板上的“启动-停止-备用”(1#泵)旋钮旋至“启动或停止”，启动或停止1号电机。
[0033] 2号油泵控制功能（启动功能以机舱为优先），在舵机舱和驾驶室能控制2号油泵的启动和停止；将2#泵控制箱上的“启动-停止-驾驶室”旋钮旋至“启动或停止”，启动或停止2号电机；将2#泵控制箱上的“启动-停止-驾驶室”旋钮旋至“驾驶室”，用驾驶室控制单元板上的“启动-停止-备用”(2#泵)旋钮旋至“启动或停止”，启动或停止2号电机。
[0034] 1号油泵、2号油泵互为备用连
锁功能，将1#、2#泵控制箱上的旋钮“启动-停止-备用”旋钮均置于“驾驶室”，将驾驶室操纵台上的“启动-停止-备用”(1#泵)置于“启动”，1#泵启动工作。再将“启动-停止-备用”(2#泵)置于“备用”此时如果1号启动箱断电或将“启动-停止-备用”(1#泵)置于“停止”，2#电机自动启动；反之将驾驶室操纵台上的“启动-停止-备用”(2#泵)置于“启动”，2#泵启动工作。再将“启动-停止-备用”(1#泵)进行以上操作，1#电机亦可自动启动。
[0035] 操舵功能：A、在驾驶室控制操舵，先将1#启动箱和2#启动箱“启动-停止-驾驶室”旋钮旋至驾驶室，将驾驶室操纵台上“正常-应急”旋钮旋至“正常”启动1#电机启动或2#电机启动后，将机舱操舵箱控上“舵机舱-驾驶室”旋钮旋至驾驶室，此时可以使用操舵面板上的主操舵手柄进行正常操舵；如将“正常-应急”旋钮旋至“应急”此时可以使用操舵面板上的应急手柄进行应急操舵；B、在舵机舱可以进行电操舵（操舵功能以机舱为优先）1#电机启动或2#电机启动后，将机舱操舵箱上“舵机舱-驾驶室”旋钮旋至舵机舱， 机舱操舵指示灯亮，可用机舱操舵箱上的操舵手柄进行左右电操舵。
[0036] 报警时在机舱报警箱、驾驶室操纵台均可显示，并且都有试验及消音功能，使用时将驾驶控制单元板上的“断开-接通”（电源）开关旋至“接通”，报警电源灯指示亮，报警功能即可正常运行。根据船检规范规定：消音功能仅对本地有效，即驾驶室只能消除驾驶室报警，机舱也只能消除机舱的报警。
[0037] 本
说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种
修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本
权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
