基于CAN總線的船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著船舶工業(yè)的發(fā)展,艦船測控技術不斷提高,各種智能傳感器被廣泛應用于機艙監(jiān)控領域。以現(xiàn)場總線為基礎的分布式監(jiān)控系統(tǒng)已成為船舶自動控制領域的發(fā)展方向。本文使用以太網(wǎng)和CAN總線設計了一套船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng),包括從站監(jiān)控節(jié)點、CAN總線接口轉換器、主站監(jiān)控節(jié)點三部分。船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)機艙動力設備運行參數(shù)的采集與傳輸、數(shù)據(jù)分析、故障報警和參數(shù)的動態(tài)顯示等功能。主站監(jiān)控單元使用工業(yè)控制計算機,包括用戶數(shù)據(jù)庫、圖像監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)分析模塊等多種軟

2、件模塊,實現(xiàn)對機艙環(huán)境參數(shù)、主機工作狀況以及機艙視頻圖像的監(jiān)控。系統(tǒng)通過對監(jiān)控信息的融合實現(xiàn)機艙火災報警、輪機工作狀態(tài)監(jiān)測等功能。
　　 文章首先介紹了船舶機艙監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程及現(xiàn)場總線在船舶監(jiān)控領域的應用,通過對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)控數(shù)據(jù)傳輸方案。接著對通信系統(tǒng)常用數(shù)據(jù)傳輸模型進行比較,制定監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議,詳細地介紹了從站節(jié)點的軟硬件設計、CAN接口轉換器設計。在工控計算機上開發(fā)

3、監(jiān)控主站軟件,介紹主站各個功能模塊的實現(xiàn),并著重分析了總線狀態(tài)檢測與冗余傳輸模塊的設計流程,使甩.NET Winfrom框架開發(fā)客戶端圖形監(jiān)控界面,簡要介紹了界面功能與實現(xiàn)方法。最后對本文所做的工作進行了總結與展望,指出設計的不足之處和需要進一步研究的內容。
　　 設計的船舶監(jiān)控系統(tǒng)具有以下特點:(1)為保證監(jiān)控節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?設計采用兩條CAN總線、一條以太網(wǎng)的多總線冗余設計,實現(xiàn)從物理層到數(shù)據(jù)鏈路層的全面冗余,通過通信

4、協(xié)議棧屏蔽底層傳輸差異,向應用層提供統(tǒng)一接口,協(xié)議棧能自動檢測總線狀態(tài),根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的流量自動選擇總線,實現(xiàn)從站路由實時切換。(2)設計的CAN接口轉換器使用USB接口實現(xiàn)CAN總線與主站計算機之間數(shù)據(jù)交互,具有數(shù)據(jù)傳輸帶寬大、傳輸延遲小等特點,使用轉換器接口函數(shù)庫對CAN報文傳輸細節(jié)作了抽象,方便用戶二次開發(fā)。(3)主站節(jié)點采用客戶端/服務器(C/S)設計模式,將數(shù)據(jù)的采集與處理過程相分離,使用應用程序間通信接口實現(xiàn)兩者間數(shù)據(jù)交互,提