嵌入式船舶主機遙控系統(tǒng)的設計與開發(fā).pdf

1、電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術在船舶中的廣泛應用，加快了船舶自動化的進程，同時開拓了船舶智能化研究的新課題。論文首先分析了船舶主機遙控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，船舶主機遙控系統(tǒng)目前正向網(wǎng)絡化、模塊化、分布式的方向發(fā)展。提出了基于CAN總線和以太網(wǎng)雙級網(wǎng)絡的嵌入式船舶主機遙控系統(tǒng)的設計方案，既滿足了現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸實時性的要求，又滿足上層監(jiān)測數(shù)據(jù)的大容量傳輸、易于組網(wǎng)的需求。依據(jù)船級社的造船規(guī)范設計了UPS電源模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)主電網(wǎng)失電情況下通過24V應

2、急電源對遙控系統(tǒng)無擾動供電的功能。
　　遙控系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為三層，從下到上依次為:測控層、網(wǎng)關層和監(jiān)控層。設計工作按照三層結(jié)構(gòu)依次展開，最終完成遙控系統(tǒng)的設計開發(fā)。
　　測控層主要包括現(xiàn)場分布式DI、DO、AI、AO及轉(zhuǎn)速拾取模塊，完成現(xiàn)場數(shù)字量、模擬量及轉(zhuǎn)速脈沖信號的采集，控制現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的動作執(zhí)行?，F(xiàn)場分布式I/O模塊核心CPU全部采用基于ARM CortexTM-M3內(nèi)核的STM32微處理器。I/O模塊全部實現(xiàn)了CAN

3、通信的雙冗余。
　　網(wǎng)關層用于連接監(jiān)控層與測控側(cè)，實現(xiàn)CAN-Ethernet幀格式的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關硬件采用W7100A+SJA1000的結(jié)構(gòu)，在分析了W7100A定時器等硬件方面的問題和KEIL開發(fā)環(huán)境對代碼設計的要求的基礎上，將μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)成功的移植到W7100A中，提高了系統(tǒng)的實時性。提出了以太網(wǎng)雙冗余的設計方案，預留了RS485通信接口用于機艙檢測報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
　　在PC機上搭建Windows x

4、p+VMware8.0+Ubuntu12.04的開發(fā)環(huán)境。分析了基于ARM11的硬件平臺，搭建了Linux+Qt的Qt應用程序開發(fā)與運行環(huán)境。最后開發(fā)了基于Qt的船舶主機遙控系統(tǒng)圖形化控制軟件，實現(xiàn)了操縱部位切換功能、邏輯控制功能、轉(zhuǎn)速與負荷控制及限制功能及安全保護等功能。
　　基于嵌入式系統(tǒng)的主機遙控系統(tǒng)具有成本低、可靠性高、使用靈活、界面美觀等優(yōu)點，容易實現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)的模塊化、網(wǎng)絡化，對船舶主機遙控系統(tǒng)進一步研究與發(fā)展具有