蔡新梅

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 電氣工程系，遼寧 葫蘆島 125005)

基于CAN總線的微機控制船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)

蔡新梅

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 電氣工程系，遼寧 葫蘆島 125005)

根據(jù)現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點，論述了在船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)中采用現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)越性，探討了利用CAN總線的可行性，提出了基于CAN總線的船舶機艙監(jiān)測報警模擬系統(tǒng)構(gòu)造方案，并對該監(jiān)測報警系統(tǒng)的組成、功能等進行了論述。

機艙；監(jiān)測報警系統(tǒng)；現(xiàn)場總線

一 引言

船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)是一種自動化設(shè)備，它能準確有效地替代輪機員的工作，不間斷地巡回檢測機艙中主要設(shè)備的工作狀況，以保證機器安全運行。如果被測參數(shù)異常時，船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)可以立即通過閃光燈和振鈴自動地發(fā)出報警信號，通知值班人員及時采取有效措施排除故障，并可進行打印記錄，將相關(guān)信息進行保存。同時該系統(tǒng)還能定時和隨時自動進行全點和選點顯示，打印記錄檢測點序號、時間、檢測點參數(shù)等。它是實現(xiàn)無人駕駛機艙必不可少的自動控制系統(tǒng)之一且必須設(shè)于集控室內(nèi)。由于機艙內(nèi)的機器除推進主機外，其余都是輔機，故機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)又稱主、輔機工況自動監(jiān)測系統(tǒng)。[1]

二 船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展狀況

早期的機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)監(jiān)測參數(shù)點少，不能有效地保證對重要設(shè)備的監(jiān)測；用繼電器元件，導(dǎo)致控制電路復(fù)雜，耗能大，噪音大，且可靠性不高。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，不斷地出現(xiàn)了單元組合式監(jiān)測系統(tǒng)和巡回檢測式監(jiān)測報警系統(tǒng)。它們具有監(jiān)測點數(shù)多、元件少、成本低、體積小等特點，但監(jiān)測點數(shù)仍然受到限制，只能監(jiān)測模擬量而不能監(jiān)測開關(guān)量。20世紀70年代后期，微型計算機成為自動控制的主要核心手段，它的應(yīng)用使監(jiān)測報警系統(tǒng)整體迅速發(fā)展，具有功能多、可靠性強、耗能少、監(jiān)測點多、實時性強等特點。可用顯示設(shè)備進行顯示，并且可顯示的信息種類多，目前可通過各種彩色圖像顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，并且系統(tǒng)還有較完善的自診斷功能。利用微機系統(tǒng)也可采用巡回檢測方式，它處理速度很快因此監(jiān)測點數(shù)量多，如能擴展，則它的檢測點數(shù)不會受到限制，并且可以處理多種信號，無論模擬量還是開關(guān)量均能檢測。[2]微型計算機監(jiān)測報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示。

圖1 微型計算機監(jiān)測報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

三 現(xiàn)場總線中的CAN總線

現(xiàn)場總線(Fieldbus)是上個世紀九十年代初期興起的一種先進的工業(yè)控制技術(shù)中應(yīng)用的數(shù)據(jù)總線，它是一種全開放、全分散式、全數(shù)字化、簡單、可靠、經(jīng)濟實用的可互操作和開放式互連網(wǎng)絡(luò)的新一代控制系統(tǒng)，集合了計算機、通信、控制三門技術(shù)?，F(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展迅速，目前最具影響力且常用的有FF、CAN、Profibus、HART和Lonworks。[3]

CAN具有下列特點。

1.差錯檢驗功能，傳輸時間短，受干擾概率低。

2.CAN為多主方式工作，與之相連的任一接節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，不分主從，且通信方式靈活，無需站地址等節(jié)點信息。

3.CAN的通信協(xié)議主要有CAN總線控制器完成。

4.可進行網(wǎng)絡(luò)拓撲，布線靈活、成本低、無行業(yè)限制。

四 系統(tǒng)設(shè)計

基于CAN現(xiàn)場總線的微機控制船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

1.系統(tǒng)的硬件組成。

主要有:監(jiān)視設(shè)備、報警板、傳感器、打印機、延伸報警箱等組成，其中監(jiān)控微機承擔(dān)對整個監(jiān)測系統(tǒng)的管理。報警板可對經(jīng)過采集模塊處理的報警信號進行顯示。

(1) CAN總線選擇。

根據(jù)船舶設(shè)計和測試點的具體要求，確定測試節(jié)點的數(shù)目，依據(jù)規(guī)模的大小、環(huán)境因素、測控點與監(jiān)控點的距離選擇合適的CAN總線，并選擇與之匹配的控制器及相關(guān)接口、總線收發(fā)器和I/O器件。

(2) 微機的選擇。

根據(jù)用戶的要求選擇適合的微機。如不需顯示圖形，可選擇價格相對經(jīng)濟的單片機或簡單的微處理器芯片，如需圖形顯示，選擇現(xiàn)有的微機。

(3) 傳感器的選擇 。

根據(jù)具體測試參數(shù)的不同選擇合適傳感器，但一般都選擇傳感器的精度要比控制系統(tǒng)高一個數(shù)量級，以彌補系統(tǒng)干擾和后級誤差。

2．系統(tǒng)軟件。

. 系統(tǒng)的軟件主要是監(jiān)控計算機運行的監(jiān)控軟件模塊，它是以Windows98為軟件平臺，采用工控組態(tài)軟件InTouch完成監(jiān)控軟件的開發(fā)。[4]它以中文圖形界面進行實時監(jiān)控，并具有實時報警和歷史查詢打印功能。

五 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，以現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)為特征的船舶機槍監(jiān)測報警系統(tǒng)正向數(shù)字化發(fā)展，以開放性、分散型發(fā)展。[5]本文通過對現(xiàn)場總線的研究探討，結(jié)合實際船舶機艙監(jiān)視報警系統(tǒng)的特點，應(yīng)用CAN現(xiàn)場總線在實驗室內(nèi)建立了船舶機艙模擬監(jiān)視報警系統(tǒng)。系統(tǒng)具有以下主要特點。

(1)應(yīng)用CAN現(xiàn)場總線建立了一個新型的機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。

(2)測量系統(tǒng)具有模塊化結(jié)構(gòu)。提高了測量的精度，由于減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的可靠性。

(3)系統(tǒng)簡潔獨立。提高了船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的維護和管理能力。

(4)利用軟件實現(xiàn)監(jiān)控功能?？梢愿鶕?jù)不同船舶的實際要求在應(yīng)用軟件上體現(xiàn)出相應(yīng)的控制規(guī)則、程序等，增加相應(yīng)的控制模塊或更改配置參數(shù)，不必大規(guī)模地進行軟件的設(shè)計，

本系統(tǒng)是一個獨立的模擬監(jiān)測報警系統(tǒng)，能充分發(fā)揮CAN總線的優(yōu)勢，結(jié)合微機控制能快速、準確、可靠地監(jiān)測各種機艙設(shè)備的信號，同時可以將本設(shè)備與遠距離的設(shè)備進行遠距離連網(wǎng)控制，以實現(xiàn)資源共享，使系統(tǒng)的功能更加完善。

[1]閆世杰.船舶信號[M].北京：中國書籍出版社,2002.

[2]饒運濤．現(xiàn)場總線 CAN 原理與應(yīng)用技術(shù)[M].北京 ：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[3]吳瑞林，等.現(xiàn)場總線技術(shù)在艦船監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].海軍工程學(xué)院學(xué)報，1999(3) .

[4]黃濤，李云川，賈棟勝. 基于 CAN 總線的 RS485 冗余網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電力機車與城軌車輛，2008,31(6)：30-32.

[5]武曉云，曹忠身，等.船舶機艙自動化CAN現(xiàn)場總線監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能描述[J].中國造船，2001(3) .

ClassNo.:U664.821DocumentMark：A

(責(zé)任編輯：蔡雪嵐)

OnMicro-computercontrolledMarineEngineRoomBasedonCANBusMonitoringandAlarmingSystem

Cai Xinmei

(Department of Electrical Engineering，Bohai Shipbuilding Vocational College，Huludao，Liaoning 125005，China)

Based on the structural and technical features of fieldbus systems, the paper discussed the engine room monitoring system, and explored the feasibility of application of the CAN bus in the simulation of ship engine roommonitoring and alarm system based on CAN-bus construction program, especially in the composition and function of the monitoring and alarming system.

engine room；monitoring and alarming system；Fieldbus

蔡新梅，碩士，講師，渤海船舶職業(yè)學(xué)院。

1672-6758(2013)01-0050-2

U664.821

A