基于CAN總線的船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著船舶工業(yè)的發(fā)展,艦船測(cè)控技術(shù)不斷提高,各種智能傳感器被廣泛應(yīng)用于機(jī)艙監(jiān)控領(lǐng)域。以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的分布式監(jiān)控系統(tǒng)已成為船舶自動(dòng)控制領(lǐng)域的發(fā)展方向。本文使用以太網(wǎng)和CAN總線設(shè)計(jì)了一套船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng),包括從站監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、CAN總線接口轉(zhuǎn)換器、主站監(jiān)控節(jié)點(diǎn)三部分。船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)艙動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的采集與傳輸、數(shù)據(jù)分析、故障報(bào)警和參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示等功能。主站監(jiān)控單元使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),包括用戶數(shù)據(jù)庫(kù)、圖像監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等多種軟

2、件模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)艙環(huán)境參數(shù)、主機(jī)工作狀況以及機(jī)艙視頻圖像的監(jiān)控。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)控信息的融合實(shí)現(xiàn)機(jī)艙火災(zāi)報(bào)警、輪機(jī)工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)等功能。
　　 文章首先介紹了船舶機(jī)艙監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程及現(xiàn)場(chǎng)總線在船舶監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用,通過(guò)對(duì)多總線冗余模型的分析,提出基于雙CAN總線和以太網(wǎng)綜合冗余的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸方案。接著對(duì)通信系統(tǒng)常用數(shù)據(jù)傳輸模型進(jìn)行比較,制定監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議,詳細(xì)地介紹了從站節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)、CAN接口轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。在工控計(jì)算機(jī)上開發(fā)

3、監(jiān)控主站軟件,介紹主站各個(gè)功能模塊的實(shí)現(xiàn),并著重分析了總線狀態(tài)檢測(cè)與冗余傳輸模塊的設(shè)計(jì)流程,使甩.NET Winfrom框架開發(fā)客戶端圖形監(jiān)控界面,簡(jiǎn)要介紹了界面功能與實(shí)現(xiàn)方法。最后對(duì)本文所做的工作進(jìn)行了總結(jié)與展望,指出設(shè)計(jì)的不足之處和需要進(jìn)一步研究的內(nèi)容。
　　 設(shè)計(jì)的船舶監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1)為保證監(jiān)控節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?設(shè)計(jì)采用兩條CAN總線、一條以太網(wǎng)的多總線冗余設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)從物理層到數(shù)據(jù)鏈路層的全面冗余,通過(guò)通信

4、協(xié)議棧屏蔽底層傳輸差異,向應(yīng)用層提供統(tǒng)一接口,協(xié)議棧能自動(dòng)檢測(cè)總線狀態(tài),根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的流量自動(dòng)選擇總線,實(shí)現(xiàn)從站路由實(shí)時(shí)切換。(2)設(shè)計(jì)的CAN接口轉(zhuǎn)換器使用USB接口實(shí)現(xiàn)CAN總線與主站計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)交互,具有數(shù)據(jù)傳輸帶寬大、傳輸延遲小等特點(diǎn),使用轉(zhuǎn)換器接口函數(shù)庫(kù)對(duì)CAN報(bào)文傳輸細(xì)節(jié)作了抽象,方便用戶二次開發(fā)。(3)主站節(jié)點(diǎn)采用客戶端/服務(wù)器(C/S)設(shè)計(jì)模式,將數(shù)據(jù)的采集與處理過(guò)程相分離,使用應(yīng)用程序間通信接口實(shí)現(xiàn)兩者間數(shù)據(jù)交互,提