嵌入式船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在船舶中的廣泛應(yīng)用，加快了船舶自動(dòng)化的進(jìn)程，同時(shí)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(jī)遙控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)目前正向網(wǎng)絡(luò)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(luò)的嵌入式船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，既滿足了現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)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(shè)計(jì)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(yīng)

2、急電源對遙控系統(tǒng)無擾動(dòng)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(guān)層和監(jiān)控層。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)的動(dòng)作執(zhí)行。現(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(shí)現(xiàn)了CAN

3、通信的雙冗余。
　　網(wǎng)關(guān)層用于連接監(jiān)控層與測控側(cè)，實(shí)現(xiàn)CAN-Ethernet幀格式的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)硬件采用W7100A+SJA1000的結(jié)構(gòu)，在分析了W7100A定時(shí)器等硬件方面的問題和KEIL開發(fā)環(huán)境對代碼設(shè)計(jì)的要求的基礎(chǔ)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(shí)時(shí)性。提出了以太網(wǎng)雙冗余的設(shè)計(jì)方案，預(yù)留了RS485通信接口用于機(jī)艙檢測報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
　　在PC機(jī)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(yīng)用程序開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境。最后開發(fā)了基于Qt的船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)圖形化控制軟件，實(shí)現(xiàn)了操縱部位切換功能、邏輯控制功能、轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制及限制功能及安全保護(hù)等功能。
　　基于嵌入式系統(tǒng)的主機(jī)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(diǎn)，容易實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)的模塊化、網(wǎng)絡(luò)化，對船舶主機(jī)遙控系統(tǒng)進(jìn)一步研究與發(fā)展具有