论基于CAN总线冗余机舱监测报警系统研制

摘要：机舱监测报警系统是船舶自动化的重要组成部分,主要负责监测、制约和管理船舶主机、电站、发电机等机舱动力设备,保障船舶安全和高效运转。随着自动化和信息技术的进展,机舱监测报警系统在智能化、信息化、集成化方面也相应提出了更高要求。本论文针对当前机舱监测报警系统运用需求,结合CAN总线的可靠性特点,围绕机舱监测报警系统的分布式单元和上位人机交互界面,展开了机舱监测报警系统的硬件和软件设计。在硬件方面,采取16位英飞凌单片机作系统的分布式单元制约器,以CTM1050模块为CAN收发器,对分布式单元硬件电路进行了设计。在设计历程中,为了加强模块化设计,采取MCU模块和信号采集模块两部分相结合的方式,来实现对压力、PT100、热电偶、数字量等信号的采集；在此基础上设计了双路CAN接口电路,并对抗干扰不足做了重点的浅析和探讨,确保CAN总线在恶劣环境下能够正常工作。在软件方面,完成了分布式单元数据的采集和处理功能；其次,提出了基于冗余CAN总线的通信案例,并在此基础上完成了CAN报文标识符分配和通信方式的制定；另外,上位人机交互界面采取LabVIEW结合Access数据库的策略来实现大量系统数据的监控和管理,通过在数据库中建立AlarmHistory和S ensorInformation表格管理系统信息、在LabVIEW中通过数据库链接工具包调用数据库传感器值和报警数据进行显示、存储和查询,实现系统的实时监测。为方便系统的维护,使开发人员在集控室即可对那些分布式单元进行程序和参数配置,还完成了基于XC2267CAN BSL方式的远程程序下载功能的设计。本论文在完成相关硬件和软件设计,实现了压力、PT100、热电偶、数字量等信号的采集。它们通过CAN总线传送到上位人机交互界面,以而进行数据的显示以及管理等功能。关键词：机舱论文监测报警论文CAN总线论文冗余论文LabVIEW论文

摘要4-5

Abstract5-9

第1章 绪论9-14

1.1 机舱监测报警系统进展概况9-10

1.2 国内外进展近况10-12

1.2.1 国内进展近况10-11

1.2.2 Kongsberg K-Chief监控系统介绍11-12

1.3 论文主要探讨内容12

1.4 论文章节安排12-14

第2章 CAN总线技术14-21

2.1 CAN总线介绍14-15

2.2 CAN-BUS技术规范15-19

2.2.1 CAN总线的分层15-16

2.2.2 CAN总线网络拓扑结构16-17

2.2.3 CAN报文传输17-18

2.2.4 错误类型和故障界定18-19

2.3 CAN总线在船舶自动化中的运用19-21

第3章 机舱监测报警系统总体设计21-27

3.1 系统功能及组成21-22

3.2 信号监测类型22-24

3.3 系统总体设计案例24-25

3.4 系统冗余设计25-27

第4章 机舱监测报警系统硬件设计27-41

4.1 现场分布式单元设计27-37

4.1.1 MCU模块设计27-30

4.1.2 传感器信号采集模块30-37

4.2 CAN通信电路设计37-41

4.2.1 CAN接口设计37-38

4.2.2 抗干扰设计38-41

第5章 机舱监测报警系统软件设计41-63

5.1 现场分布式单元的数据采集和处理41-44

5.2 CAN总线通信设计44-53

5.2.1 CAN基本通信44-48

5.2.2 CAN总线运用层协议概述48-50

5.2.3 CAN总线运用层协议设计50-53

5.3 上位机设计53-63

5.3.1 上位机数据显示54-55

5.3.2 上位机数据管理55-59

5.3.3 基于CAN BootLoader的远程程序下载59-63

第6章 总结及展望63-65

6.1 全文总结63

6.2 工作展望63-65

致谢65-66