徐 杰

(海軍駐桂林地區(qū)軍事代表室 桂林 541002)

艦船消磁設(shè)備軟件功能改進(jìn)設(shè)計(jì)*

徐 杰

(海軍駐桂林地區(qū)軍事代表室 桂林 541002)

在以往艦船消磁設(shè)備軟件功能基礎(chǔ)上,論文新增電源模塊數(shù)量增加或減少時(shí)的均流計(jì)算、三相電源和電源模塊異常情況的報(bào)警與處理等功能,大幅改進(jìn)消磁設(shè)備的軟件功能,實(shí)現(xiàn)了消磁設(shè)備的高度智能化。

消磁設(shè)備; 軟件功能; 改進(jìn)設(shè)計(jì)

ClassNumberTP391

1 引言

某新型消磁設(shè)備,屬于研制的最新一代智能型消磁設(shè)備[1～2]。在以往艦船消磁設(shè)備軟件功能的基礎(chǔ)上,本文新增電源模塊數(shù)量增加或減少時(shí)的均流計(jì)算、三相電源和電源模塊異常情況的報(bào)警與處理、三相電源和負(fù)載電流傳感器電壓傳感器的狀態(tài)自檢等功能,大幅改進(jìn)消磁設(shè)備的軟件功能,實(shí)現(xiàn)了消磁設(shè)備的高度智能化[3～4]。

2 硬件框圖及功能說明

消磁設(shè)備硬件框圖如圖1所示,整個(gè)監(jiān)控模塊中,一共采用四塊ARM嵌入式系統(tǒng)(LPC1768芯片)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,其中主用(ARM1)、備用(ARM2)監(jiān)控模塊各一個(gè),用于接收處理CAN1發(fā)送的控制信息及返回消磁電源的狀態(tài)信息,具有互相監(jiān)控的功能;主備用切換開關(guān)(ARM3)用于判斷主用(ARM1)、備用(ARM2)的狀態(tài),切換到工作正常的監(jiān)控模塊上;ARM4用于測(cè)量繞組電阻值和電感值以及接收以太網(wǎng)信號(hào)(預(yù)留接口),通過CAN總線與ARM1、ARM2連接[5～8]。

圖1 硬件框圖

四組12個(gè)電源模塊中,每一個(gè)電源模塊由ARM5接收CAN信號(hào)控制信號(hào),通過D/A轉(zhuǎn)換,輸出模擬控制信號(hào)控制電源模塊的電流,并返回電源模塊狀態(tài)信息。

3 監(jiān)控模塊軟件設(shè)計(jì)說明

3.1 ARM1、ARM2功能說明

1)輸入電源檢測(cè)功能

主用監(jiān)控模塊與備用監(jiān)控插件完成自檢后,對(duì)四路三相輸入電源狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)四路三相輸入電源狀態(tài)檢測(cè)電路的信號(hào)變化,對(duì)四路三相輸入電源進(jìn)行缺相、欠壓、過壓的判斷,并進(jìn)行相應(yīng)處理,具體方法如下:

當(dāng)A相斷,A11是1.6V,B11是3V;

當(dāng)B相斷,A11是3V,B11是1.6V;

當(dāng)C相斷,A11是1.6V,B11是1.6V;

欠壓時(shí),A11輸出低于2.7V,B11輸出低于2.7V;

過壓時(shí),A11輸出高于3.18V,B11輸出高于3.18V。

發(fā)生過壓、欠壓故障時(shí),控制繼電器斷開該路電源模塊供電電路。

缺相時(shí),對(duì)控制儀發(fā)來的控制信號(hào)進(jìn)行處理(低于額定控制信號(hào)的0.7倍時(shí),直接輸出,高于額定控制信號(hào)的0.7倍時(shí)按額定控制信號(hào)0.7倍輸出),處理后,通過CAN總線送出。

2)輸出電流均流計(jì)算功能

把電流數(shù)值除以電源模塊數(shù)M,得到每個(gè)電源模塊控制信號(hào),再以CAN總線方式發(fā)送給電源模塊。

在實(shí)現(xiàn)電源模塊數(shù)增加或減少(出現(xiàn)故障)情況下,通過判斷具體情況分別按以下方式處理。

(1)當(dāng)電源模塊數(shù)量增加時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)首先根據(jù)增加模塊的插槽號(hào),將原有M個(gè)模塊編為一組,新增加模塊為一組。原來模塊的控制量逐漸減小,增加的第M+1模塊,其控制量從0逐漸增加,最后達(dá)到平均分配,實(shí)現(xiàn)M+1總分配。根據(jù)原電源模塊標(biāo)識(shí)地址與新增加電源模塊地址不同,把不同命令值,通過CAN2總線,分別傳送給M+1個(gè)電源模塊。

(2)當(dāng)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí),須重新配置(均分)電源模塊的控制信號(hào)。如一組M個(gè)電源模塊中某個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障,電源模塊數(shù)從M減小到M-1,控制量從總量的1/M逐漸增加到1/(M-1),通過CAN2總線,分別傳送給該組中各個(gè)電源模塊。

以上通過數(shù)字處理后,各電源模塊通過CAN2總線接收命令,通過D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),控制電流放大電路,實(shí)現(xiàn)大電流輸出。

3)CAN1中斷子程序

ARM1、ARM2都包含了CAN1中斷子程序。

(1)以最高優(yōu)先級(jí)處理CAN發(fā)送的命令信號(hào),根據(jù)協(xié)議,提取:電流值、啟動(dòng)信號(hào)、停止信號(hào)。對(duì)電流信號(hào)均流處理后,分別以CAN11和CAN12送出。

(2)均流處理中,根據(jù)先運(yùn)行的電源模塊數(shù)量,中斷子程序及時(shí)調(diào)整均流方案,在電源模塊數(shù)量發(fā)生變化后,保證均流后信號(hào)的軟切換(無跳變切換)。具體程序流程圖如圖2所示。

圖2 CAN1中斷子程序

4)其它功能

(1)可通過鍵盤及LCD顯示屏進(jìn)行操作,設(shè)置過壓、欠壓報(bào)警門限、每路電源模塊數(shù)量及更改密碼。

(2)手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行的切換,手動(dòng)運(yùn)行時(shí),可設(shè)置輸出電流值。

(3)主監(jiān)控與備用監(jiān)控是同時(shí)并行工作,在每個(gè)程序循環(huán)中,主監(jiān)控與備用監(jiān)控各自發(fā)給對(duì)方確認(rèn)信號(hào),表示自己正常循環(huán)工作。

(4)根據(jù)接收到的對(duì)方確認(rèn)信號(hào),判斷對(duì)方工作是否正常,置復(fù)相應(yīng)的標(biāo)志位。

具體程序流程圖如圖3所示。

圖3 ARM1、ARM2主程序

3.2 ARM3切換功能說明

1)以CAN2總線形式,監(jiān)控模塊與各電源模塊交流數(shù)據(jù)和傳遞電流控制命令,把電源模塊狀態(tài)信息上傳給監(jiān)控系統(tǒng),以便監(jiān)控模塊對(duì)故障進(jìn)行處理。

2)各電源模塊(12個(gè))按照插入控制柜中位置對(duì)應(yīng)地址標(biāo)識(shí),接收監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。

3)各個(gè)電源模塊將狀態(tài)信息和電源的位置(ID地址)一起上傳給監(jiān)控模塊。

4)ARM3根據(jù)兩個(gè)監(jiān)控模塊的運(yùn)行狀態(tài),對(duì)主監(jiān)控模塊ARM1和備監(jiān)控模塊ARM2分別輸出的CAN11和CAN12數(shù)據(jù)的標(biāo)志位進(jìn)行判斷切換。將均流處理后的數(shù)據(jù)通過CAN2發(fā)送給電源模塊,并以較低優(yōu)先級(jí),從CAN2總線接收電源模塊返回的狀態(tài)信息。

上述過程由ARM3完成,ARM3對(duì)前端傳送過來的信息進(jìn)行識(shí)別、判斷并提取正確信息發(fā)送給后端電源模塊[9～10]。具體程序流程圖如圖4所示。

圖4 ARM3主程序

此外,本設(shè)備中ARM4具有兩個(gè)功能:測(cè)量繞組電阻及電感值及為以太網(wǎng)預(yù)留接口。

4 電源模塊(ARM5)軟件設(shè)計(jì)說明

1)主程序完成鍵盤的掃描,對(duì)該電源模塊插入控制柜的插槽號(hào)和增益比例值進(jìn)行記憶保存與修改處理,對(duì)輸出電流和電壓采樣,對(duì)負(fù)載開路短路等進(jìn)行分析。

2)從CAN2得到電流命令信號(hào),處理后,通過D/A轉(zhuǎn)換,得到模擬電流命令信號(hào),控制電源模塊的輸出電流。

3)測(cè)量風(fēng)扇口、散熱器溫度,并與設(shè)定值比較,如果溫度過高,蜂鳴報(bào)警。

4)定時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣,為電源模塊和負(fù)載狀態(tài)分析提供數(shù)據(jù)。

電源模塊程序以及CAN2中斷子程序流程圖如圖5所示。

圖5 電源模塊主程序

5 結(jié)語

在以往艦船消磁設(shè)備軟件功能的基礎(chǔ)上,國內(nèi)研制的最新一代智能型消磁設(shè)備新增了電源模塊數(shù)量增加或減少時(shí)的均流計(jì)算、三相電源和電源模塊異常情況的報(bào)警與處理、三相電源和負(fù)載電流傳感器電壓傳感器的狀態(tài)自檢等功能,大幅改進(jìn)消磁設(shè)備的軟件功能,實(shí)現(xiàn)了消磁設(shè)備的高度智能化。

[1]周耀忠,張國友.艦船磁場分析與計(jì)算[M].北京:國防工業(yè)出版社,2004:21-26.

[2]葉平賢,龔沈光.艦船物理場[M].北京:兵器工業(yè)出版社,1992:33-36.

[3]GJB 2786-96武器系統(tǒng)軟件開發(fā)[S].

[4]GJB 5236-2004軍用軟件質(zhì)量度量[S].

[5]鄭宗漢.實(shí)時(shí)系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002:35-60.

[6]李小群.進(jìn)程間通信機(jī)制的分析與比較[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2002,29(11):58-61.

[7]周之英.現(xiàn)代軟件工程[M].北京:科學(xué)出版社,1999:17-19.

[8]姜啟源.數(shù)學(xué)模型[M].北京:高等教育出版社,1993:31-35.

[9]樊昌信,張甫翎,徐炳祥,等.通信原理[M].北京:國防工業(yè)出版社,2001:14-15.

[10]胡培勤.Matlab在數(shù)字通信系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用[J].佛山科技技術(shù)學(xué)員學(xué)報(bào),2007(7):24-26.

ImprovementDesignofSoftwareFeaturesofMarineDegaussingEquipment

XU Jie

(Navy Military Representative Office of Guilin, Guilin 541002)

Based on the past software features of marine degaussing equipments, this paper adds the average current calculation when power supply module increase or decrease, alarm and handling when three-phase sources and power supply module are unusual. It improves the software features of marine degaussing equipment significantly, and achieves the highly intelligent of degaussing equipment.

degaussing equipment, software features, improvement design

2013年10月28日,

:2013年12月1日

徐杰,男,碩士,工程師,研究方向:電磁環(huán)境及防護(hù)工程。

TP391DOI:10.3969/j.issn1672-9730.2014.04.049