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

1、隨著造船業(yè)及市場(chǎng)需求的發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，功能不斷增強(qiáng)，機(jī)艙是船舶的心臟，集中了船舶的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。研究設(shè)計(jì)先進(jìn)的機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于推進(jìn)機(jī)艙自動(dòng)化的發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)的機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)以中小型計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控為主，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，已不能適應(yīng)造船業(yè)的迅猛發(fā)展。我國(guó)已進(jìn)入造船大國(guó)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(guó)外產(chǎn)品，研究新型的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于提高船舶自動(dòng)化水平，推動(dòng)我國(guó)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(jī)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(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)。 監(jiān)控層由智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)、變送器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。其中智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)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(jī)、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(shí)現(xiàn)對(duì)8路4-20mA電流信號(hào)或0-5V電壓信號(hào)的采集，AO模塊可輸出4路4-20mA電流信號(hào)，DI及DO模塊均采用光耦隔離設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)RS485總線進(jìn)行通訊。 網(wǎng)關(guān)層連接下層監(jiān)控層和上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN數(shù)據(jù)幀與以太網(wǎng)幀的轉(zhuǎn)換，將智能

4、測(cè)控節(jié)點(diǎn)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(kù)中，同時(shí)將上位機(jī)下達(dá)的各種命令轉(zhuǎn)換為CAN數(shù)據(jù)幀，下達(dá)給智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)。其中網(wǎng)關(guān)通過(guò)RS485接口連有一塊延伸報(bào)警板，可對(duì)發(fā)生報(bào)警的測(cè)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聲光報(bào)警。 上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)層主要包括一臺(tái)服務(wù)器及各個(gè)監(jiān)控終端，應(yīng)用圖形化組態(tài)軟件Labview設(shè)計(jì)了上位機(jī)監(jiān)控軟件。該軟件運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)層的服務(wù)器中，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警、遠(yuǎn)程控制功能。同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)查詢及實(shí)時(shí)打印功能

5、。通過(guò)配置該軟的Web服務(wù)器功能，各監(jiān)控客戶端可實(shí)時(shí)登陸該軟件并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行查看、控制等操作。 最后對(duì)本文所做的工作進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)指出了不足之處和需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。 基于CAN總線和以太網(wǎng)的船舶機(jī)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(shí)現(xiàn)了上位機(jī)各監(jiān)控終端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，具有極大的發(fā)展和應(yīng)用前景。該項(xiàng)目同時(shí)為山東省信息發(fā)展專項(xiàng)課題“船舶自動(dòng)操舵與監(jiān)控系統(tǒng)”的一部分，目前該項(xiàng)目已通過(guò)專家組驗(yàn)收，正在