游艇自動停靠控制系統

蘭州交通大學 齊雪梅

1.引言

現今隨著水上旅游項目的發展，乘坐游艇成為越來越多人們出游的選擇，特別是南方沿海的一些旅游景點，游艇更是必不可少之物。因此相應的游艇停靠就給人們帶來了不便。自動化游艇停靠控制系統就是針對目前游艇停靠方面的不便而設計的，它的主要功能就是當游艇將要進入停靠港時，只要游艇給總控制室一個信號，系統就會啟動，同時發出信號指引游艇進入空閑的泊位停靠并對游艇進行自動固定，省去了靠人力固定游艇所帶來的麻煩。當游艇要出港時，只要再給總控制室一個信號，控制系統就會再次啟動，解除對游艇的固定，此時游艇即可出航。

2.游艇進出港模型的建立

2.1 目前的游艇進出港流程

圖2 目前的游艇出港流程

圖3 自動化式的游艇進港流程

圖4 自動化式的游艇出港流程

圖5 游艇入港固定示意圖

目前游艇進港流程如圖1所示：游艇進入停泊港找到船位后停船，然后人工將船固定好，然后再離去。

目前游艇出港流程如圖2所示：當游艇出港時，需要人工解開固定游艇的繩索，然后游客上船后游艇就可以離開了。

這種流程屬于傳統的游艇進出港流程，在這種流程下，游艇在停靠時游客還要自己動手系好游艇，在游玩時還要擔心游艇的固定是否牢固，這樣就給游客帶來一定的顧慮。

2.2 自動化游艇進出港流程

自動化游艇停靠控制系統是為適應新形勢下游艇旅游業的發展而設計的，它不需要現場人工操作，完全依靠控制系統發出的指令來完成游艇的停靠與固定，出色地解決了傳統模式下游艇停靠帶來的不便，免去了游客在游玩過程中的后顧之憂。圖3、4分別為自動化游艇停靠控制系統控制下的游艇進出港流程。

通過以上工藝流程，我們可以看出在自動化游艇停靠控制系統控制下的游艇進出港與之前相比最大的不同之處就在于游艇進出港完全是自動的過程，不需要人工操作，同時還體現了一定的智能化。具體的控制過程如下：

圖6 游艇出港解開固定示意圖

圖7 伸縮桿工作過程簡圖

當游艇即將入港時向總控制室發出一個信號，總控制室接收到信號后啟動控制系統使系統開始運行，此時位于立柱上的燈開始發光表明游艇可以駛入該停靠泊位，同時走廊一邊的紅外線發射裝置開始發射紅外線而另一邊的接收裝置就開始接收紅外線，當游艇完全進入停靠位置時船頭會切斷紅外線，經過一段延時后液壓裝置開始啟動使位于走廊兩內側的伸縮桿向位于中間的游艇延伸來固定游艇。伸縮桿前端與游艇接觸處安裝有壓力傳感器，當伸縮桿擠壓游艇的壓力達到能夠固定住游艇時伸縮桿就會停止伸長，此時游艇被完全固定住同時系統自動切斷電源（見圖5）。

當游艇要出航時，游客可以通過游艇控制室內的電話給總控制室一個信號，總控制室接收到信號后啟動系統，此時隨著系統的運行，固定游艇的四個伸縮桿會慢慢地收回到走廊的兩內側（見圖6），當伸縮桿碰到位于走廊內側的常閉觸點開關時，使開關斷開，此時電動機停止工作，伸縮桿停止，然后游艇就可以出航了。

2.3 伸縮桿的具體工作過程

圖8 系統模型

圖9 系統原理圖

四個伸縮桿的伸縮主要靠液壓裝置來控制，而液壓裝置中液體流量及流速的大小又通過電磁閥的開通大小來決定。壓力傳感器接收到來自船體的壓力控制電磁閥的開關過程進而影響伸縮桿。具體工作過程為：電動機轉動帶動液壓裝置運動使裝置內的液體壓入伸縮桿，當伸縮桿碰到船壁時，壓力傳感器接收到信號控制電磁閥的開度進而控制流入伸縮桿內液體流速的大小，從而控制伸縮桿的伸縮速度，當壓力足夠大時，壓力傳感器控制電磁閥關閉，伸縮桿停止伸縮（如圖7）。

2.4 自動化游艇系統原理及實現功能

圖8是系統模型，整個系統的原理圖如圖9。

3.系統模型的控制器

本系統模型采用GE Fanuc公司生產的PACSystems的控制器PACSsystems Rx3i。

PACSystems RX3i的特點是具有單一的控制引擎和通用的編程環境，提供應用程序在多種硬件平臺上的可移植性和真正的各種控制選擇的交叉滲透。易于集成，為多平臺的應用提供空前的自由度，能統一過程控制系統，并可以更靈活、更開放地升級或者轉換。在Proficy Machine Edition的開發軟件環境中，它單一的控制引擎和通用的編程環境能整體上提升自動化水平。它具有下列優點：

（1）把一個新型的高速底板（PCI-27MHz）結合到現成的90-30系列串行總線上；

（2）具有Intel 300MHz CPU（與RX7i相同）；

（3）消除信息的瓶頸現象，獲得快速通過量；

（4）支持新的RX3i和90-30系列輸入輸出模塊；

（5）大容量的電源，支持多個裝置的額外功率或多余要求；

（6）使用與RX7i模塊相同的引擎，使得容易實現程序的移植；

（7）RX3i還使用戶能夠更靈活地配置輸入、輸出；

（8）具有擴充診斷和中斷的新增加的高速的輸入、輸出；

（9）具有大容量接線端子板的32點離散輸入、輸出。

RX3i Systems模塊主要分為以下幾部分：背板、模擬量模塊、電源模塊、開關量模塊、CPU、特殊模塊、以太網通訊模塊、分布式I/O通訊模塊、通訊模塊、擴展模塊。

4.總結

中國游艇經濟蓬勃的發展前景，吸引了大批海外客商的目光。游艇業在國外被稱為“漂浮在黃金水道上的巨大商機”。中國游艇經濟開發已經啟動，游艇業很可能在不遠的將來成為又一個消費“制高點”。

自動化游艇停靠控制系統完全擺脫了人為固定游艇的傳統方式，實現了游艇固定的全自動化，大大提高了游艇停靠的速度，為游艇旅游業的大力發展提供了有力的保證，為中國游艇行業進軍世界提供了堅實的基礎。

[1]常用電器與GE PACSystems控制技術[M].

[2]廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2005.

[3]江曉平.PLC可編程控制器系統開發實例導航[M].北京:人民郵電出版社,2004.

[4]周萬珍,高鴻斌.PLC分析與設計應用[M].北京:電子工業出版社,2004.

[5]馬香峰等.工業機器人的操作機設計[M].北京:冶金工業出版社,1996.

[6][美]Mikell P.Groover著.許嵩,李志忠譯.自動化、生產系統與計算機集成制造(第5版)[M].北京:清華大學出版社,2009.

[7]任致程.傳感器、變送器、智能數顯控制器應用手冊[M].北京:中國電力出版社,2007.

[8]漆漢宏.PLC電氣控制技術[M].北京:機械工業出版社,2007.

[9]GE Pro fi cy HMI/SCADA iFIX Fundamentals(上)(下).