基于CAN總線和以太網(wǎng)的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、隨著造船業(yè)及市場需求的發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，功能不斷增強，機艙是船舶的心臟，集中了船舶的主要動力設(shè)備。研究設(shè)計先進的機艙監(jiān)控系統(tǒng)對于推進機艙自動化的發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)的機艙監(jiān)控系統(tǒng)以中小型計算機集中監(jiān)控為主，難以實現(xiàn)遠程控制，已不能適應(yīng)造船業(yè)的迅猛發(fā)展。我國已進入造船大國行列，但船舶操舵系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等船舶配套電子系統(tǒng)，還多采用國外產(chǎn)品，研究新型的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)對于提高船舶自動化水平，推動我國船舶工業(yè)的迅速發(fā)展具有重要意義。

2、 本文首先在大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，介紹了船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合CAN總線技術(shù)及以太網(wǎng)的發(fā)展，提出了基于CAN總線和以太網(wǎng)的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案。 系統(tǒng)從整體上分為三層，從下到上依次為：監(jiān)控層、網(wǎng)關(guān)層、網(wǎng)絡(luò)層。按照三層結(jié)構(gòu)展開，完成了機艙監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。 監(jiān)控層由智能測控節(jié)點、變送器及執(zhí)行機構(gòu)組成。其中智能測控節(jié)點又包括主控制器模塊和功能子模塊。主控制器模塊由一片Atmega162單片機、CAN通

3、訊接口、RS485接口及顯控終端組成。功能子模塊包括模擬量輸入模塊AI、模擬量輸出模塊AO、開關(guān)量輸入模塊DI及開關(guān)量輸出模塊DO。AI模塊實現(xiàn)對8路4-20mA電流信號或0-5V電壓信號的采集，AO模塊可輸出4路4-20mA電流信號，DI及DO模塊均采用光耦隔離設(shè)計實現(xiàn)對16路開關(guān)量的輸入或輸出。功能子模塊與主控制器模塊通過RS485總線進行通訊。 網(wǎng)關(guān)層連接下層監(jiān)控層和上位機網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)對CAN數(shù)據(jù)幀與以太網(wǎng)幀的轉(zhuǎn)換，將智能

4、測控節(jié)點上傳的CAN數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，同時將上位機下達的各種命令轉(zhuǎn)換為CAN數(shù)據(jù)幀，下達給智能測控節(jié)點。其中網(wǎng)關(guān)通過RS485接口連有一塊延伸報警板，可對發(fā)生報警的測控節(jié)點進行聲光報警。 上位機網(wǎng)絡(luò)層主要包括一臺服務(wù)器及各個監(jiān)控終端，應(yīng)用圖形化組態(tài)軟件Labview設(shè)計了上位機監(jiān)控軟件。該軟件運行于網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)器中，可實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備參數(shù)實時顯示、報警、遠程控制功能。同時支持數(shù)據(jù)庫查詢及實時打印功能

5、。通過配置該軟的Web服務(wù)器功能，各監(jiān)控客戶端可實時登陸該軟件并對相關(guān)設(shè)備進行查看、控制等操作。 最后對本文所做的工作進行了總結(jié)，同時指出了不足之處和需要進一步研究的內(nèi)容。 基于CAN總線和以太網(wǎng)的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)，采用雙層網(wǎng)絡(luò)搭建系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)了上位機各監(jiān)控終端對現(xiàn)場設(shè)備的遠程監(jiān)控功能，具有極大的發(fā)展和應(yīng)用前景。該項目同時為山東省信息發(fā)展專項課題“船舶自動操舵與監(jiān)控系統(tǒng)”的一部分，目前該項目已通過專家組驗收，正在