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基于船舶机舱智能监控系统的研究

2017年10月19日 16:24 次阅读

   随着自动化技术的不断发展,并在各行各业中获得广泛的应用,造船业的自动化集成度也有了很大的提高。为了保证船舶动力设备安全可靠的运行,为管理人员的操作提供可靠、准确的实时信息,以及减少人为因素的错误判断和人力的极大浪费,设计了基于CAN总线的船舶机舱监控系统。该系统提高对船舶动力设备参数的实时检测,可以实时显示设备各重要的运行参数和状态。论文发表。当检测到设备的运行状态出现故障时,系统就会自动报警并记录故障;同时调节设备的运行参数,实现对远程设备的控制。

  控制器局域网CAN(Controller Area Network)是Bosch公司提出的一种串行数据通信协议,它的模型结构包括物理层、数据链路层和应用层,信号传输介质是双绞线,通信速率最高1Mbps(40 m),直接传输距离最远10km(5Kbps),每条总线可挂接设备多达110个,特别适用于实时性要求很高的网络。CAN总线是一种串行通信协议,具有较强的抗干扰能力,可以应用在电磁噪声比较大的场合。本文正是利用CAN总线技术的这些特性,以CAN总线技术为基础构建一种以PC机为上位机,以DSP系统为下位机,利用多种传感器对船舶机舱与人员、设备及生产安全密切相关的柴油机转速、燃油进机压力、燃油进机温度、主轴瓦温度、滑油进机压力、滑油进机温度、滑油出机温度、涡轮增压器滑油进口压力、海水冷却水压力、淡水冷却水进机压力、淡水冷却水出机温度等方面相关的参数进行实时监测,并根据监测结果采取及时有效的措施。其系统总体结构如图1所示。

基于船舶机舱智能监控系统的研究

  DSP选择与CAN模块功能设计

  TMS320LF2812数字信号处理器集成了增强型CAN总线通信接口,该接口与CAN2.0B标准接口完全兼容。它有32个可配置的接收、发送邮箱,支持信息的定时邮递功能。可以使用该接口构建高可靠的CAN总线控制或检测网络。TMS320LF2812处理器的CAN控制器为CPU提供完整的CAN协议,减少了通信时CPU的开销。CAN模块结构如图2所示,CAN模块主要由CAN协议内核和消息控制器构成。

基于船舶机舱智能监控系统的研究

  CAN协议内核主要完成两个功能:根据CAN协议对CAN总线上接收到的消息进行解码,向接收缓冲发送解码后的消息:CAN协议内核的另外一个功能是根据CAN协议在CAN总线上传送信息[1,2]。

  CAN通信模块的设计

  基于CAN总线的通讯模块,要担负至少两个方面的任务:一是支持现场操作,包括数据采集、人机对话等;二是与上级节点进行数据交互,作为网络测控系统的底层设备。

  CAN通信模块主要由DSP、CAN控

  制器、CAN收发器、光电隔离电路、存储设备、I/O等构成。其中DSP和CAN总线控制是核心部分。

  TMS320F2812内带CAN控制器,使整个电路的外围设计简单化,可靠性也得到提高。考虑到CAN总线数据传输的高速率和抗干扰性,CAN通信方案做了如下几方面设计:DSP的CANRX和CANTX先通过74LVC04A进行3.3 V与5 V的电平匹配,然后再通过高速光隔TLP113与TJA1050连接,实现了总线的电气隔离;采用了TJA1050作为驱动器代替以往的82C250,TJA1050的优点是完全符合ISO 11898标准;高速率最高达1Mbit/s;电磁抗干扰性能好;不上电的节点不会对总线造成扰动;输出驱动器受到温度保护;至少可以连接110个节点。数字电源VCC和GND是用小功率隔离模块DC/DC进行一次隔离后得到的,增加了通信的抗干扰能力.CAN通信接口电路如图3所示[3]。

基于船舶机舱智能监控系统的研究

  软件设计

  软件设计部分主要是各种数据采集和控制程序,以及CAN的通信程序[4]。CAN的通信程序主要包括初始化子程序、发送子程序、接收子程序以及总线异常处理子程序。

  初始化程序设计主要设置CAN控制器的通信参数。初始化的工作主要包括:工作方式设置、基本参数设置、接受屏蔽寄存器和接受掩码寄存器的设置等首先进行CAN总线的初始化,若不通,进行故障诊断并向用户打印出错信息。

  发送子程序先将所需发送的数据打包成符合CAN协议的帧格式,再写入缓存区,最后发送出去。数据包中的数据部分可以由1个字节到8个字节不等。在发送之前必须先查询上次是否已发送完毕。

  结束语

  船舶机舱智能监控系统是一个功能强大的监控网络,成功地解决了监控系统中数据传输瓶颈和数据冲突、数据同步等一系列问题,具有良好的实时性和稳定性,结构简单,集成度高,易扩展,易操作。基于这种方式的监控系统是船舶智能监控系统的重要发展方向。

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数字信号处理选型和介绍

本文开始对数字信号处理和数字信号处理的选型进行了介绍,其次介绍了数字信号处理芯片的选型参数,最后介绍...

发表于 2018-02-05 14:02 580次阅读
数字信号处理选型和介绍

浅析铁路平交道口自动预警监控系统的应用解决方案-...

铁路道口安全是铁路运输安全的重要组成部分,道口安全系统也是铁路行车安全保障系统的重要组成部分。目前,...

发表于 2018-02-05 11:04 166次阅读
浅析铁路平交道口自动预警监控系统的应用解决方案-...

基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

对于复杂的系统,鲁棒性是非常重要的。为了协助客户建立鲁棒性系统,KeyStone器件提供了多种硬件保...

发表于 2018-02-04 22:24 77次阅读
基于KeyStone器件特性的鲁棒性系统设计及例...

基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

TMS320C6701(以下简称C6701)是一款浮点运算DSP,适用于需要大量运算且实时性要求高的...

发表于 2018-02-04 20:59 114次阅读
基于实时DSP系统的烧写及程序自动加载方案设计及...

世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

世强作为中国本土最知名的元件分销商,进芯电子专注数字信号处理芯片研发。据报道,世强宣布与进芯电子达成...

发表于 2018-02-03 10:57 190次阅读
世强与进芯电子达成代理协议 进一步扩充产品线

基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

RIGOL DS1000系列数字示波器采用的是320×234分辨率的TFT液晶显示器,通过液晶的驱动...

发表于 2018-02-02 15:07 844次阅读
基于DSP的数字示波器GUI开发与软件设计流程

剖析DSP编程优化的7个方法

方法一 把浮点运算改成定点运算 因为C6x DSP板并不支持浮点运算,但我们的原始程序代码是浮...

发表于 2018-02-02 14:56 617次阅读
剖析DSP编程优化的7个方法

低速容错CAN协议接入单元及应用

新能源汽车发展的过程中,车载CAN网络故障时有发生,低速容错CAN协议有哪些方法值得我们学习?

发表于 2018-02-02 09:21 5034次阅读
低速容错CAN协议接入单元及应用

电量测量装置的高精度校验实现方案

本文叙述在进行电量测量装置的高精度校验中,采用数字信号处理器TMS320F206及其与工业控制PC机...

发表于 2018-02-02 05:56 95次阅读
电量测量装置的高精度校验实现方案

利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

目前,开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于以电子计算机为主异的各种终端设备和通信设备中...

发表于 2018-01-26 12:07 343次阅读
利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

DSP为提高数字计算效率,牺牲了存储器管理的方便性,对多任务的支持要差的多,所以DSP不适合于作多任...

发表于 2018-01-25 09:02 1586次阅读
DSP与ARM存储器架构和指令集有哪些差异

如何使用OptoLyzer® MOCCA FD进...

OptoLyzer® MOCCA系列是K2L的汽车总线接口产品线。

发表于 2018-01-24 07:01 3148次阅读
如何使用OptoLyzer® MOCCA FD进...

基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

随着技术与工艺的发展,CMOS图像传感器不仅在噪声上得到了有效改善,而且分辨率也得到了明显提高。CM...

发表于 2018-01-23 16:12 148次阅读
基于DSP和CMOS图像传感器的实时图像采集系统...

如何合理的安装安防监控管理系统

随着社会的发展、城市的扩大、交通体系的兴建、新型建筑的建设,安防监控系统的应用越来越受到人们的重视,...

发表于 2018-01-23 10:26 1335次阅读
如何合理的安装安防监控管理系统

CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

CEVA,智能和互联设备的信号处理IP授权许可厂商(纳斯达克股票交易所代码:CEVA) 推出Clea...

发表于 2018-01-23 07:42 134次阅读
CEVA推出ClearVox专为CEVA-Tea...

Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

Achronix 今日宣布为其eFPGA IP解决方案推出Speedcore custom bloc...

发表于 2018-01-22 16:42 157次阅读
Achronix宣布为其eFPGA IP解决方案...

选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

广告技术作为数字化营销的重要内容之一,受到越来越多的关注。随着广告主越来越理性,市场逐步规范,DSP...

发表于 2018-01-21 11:08 1330次阅读
选择一个好的DSP,可以让广告投放将可以事半功倍

监控系统中硬盘录像机连接拼接屏所需要的设备与方案

1.信号源设备:监控系统中的信号源设备主要是指摄像机,当然摄像机有很多种,一般情况下有:枪机、半球型...

发表于 2018-01-19 10:16 1401次阅读
监控系统中硬盘录像机连接拼接屏所需要的设备与方案