可组态的船舶报警控制器研究与实现

摘要

船舶报警系统作为船舶自动化系统的重要组成部分被广泛应用。目前船舶报警系统的开发，主要是根据每次报警逻辑的不同，在不同的开发平台下（PLC、单片机、微机等）逐一开发，工作量大，且容易出错。实际上船舶上有很多冗余系统和装置，即便是不同的系统和装置也有很多相同的报警控制逻辑和工艺要求。因此，开发一种可组态的报警控制器系统，可以提高此类报警控制器开发效率，提高代码复用性，增强系统开发可靠性。
　　本课题研究的是通过EXCEL存储报警工艺、以LUA为脚本语言、实现组态的船舶报警控制系统。该系统可以通过EXCEL表格来组态船舶报警控制器中的报警逻辑，而且还可以对工业现场设备的状态进行监控。该系统平台具有通用性，不仅限于船舶系统，可应用于点数多，工艺逻辑大量重复的报警系统开发。
　　本文的主要工作如下：
　　（1）分析对比了现有的报警控制器的开发方式以及涉及的相关技术的发展现状，设计了通过EXCEL存储报警工艺、以LUA为脚本语言、实现组态的船舶报警控制器及开发平台的开发思路。
　　（2）进行了可组态的船舶报警控制器系统总体设计，模块设计、系统开发软件（上、下位机开发软件）选型、硬件开发平台（操作系统、处理器及网络协议形式）选型、各子系统互联模式设计。
　　（3）根据系统开发平台需求，分析选择了硬件电路的各个组成部分，包括STM32F407主控模块、以太网（Ethernet）接口电路、电源硬件设计、存储模块的硬件设计以及输入输出电路。
　　（4）移植配置了上位机、下位机软件的开发环境，基于LUA脚本语言开发方法，按照系统软件开发目标需求，设计完成系统的软件系统。具体说来包括：对EXCEL表格工艺定义页、输出量逻辑映射页、输入逻辑映射页规范的设计；LUA文件中的数据变量的规范；定义了转换程序和LUA脚本程序的数据结构；编写了转换程序、LUA脚本解析程序的算法。
　　（5）设计了可组态的船舶报警控制器系统的实验测试方案，进行分模块和系统联调，实验结果显示本平台应用于点数多，工艺逻辑大量重复的报警系统开发，具有有效、快捷和可靠的特性。

目录

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3本文主要研究内容

第二章 系统总体方案设计

2.1系统整体结构

2.2控制器的体系结构

2.3本章小结

第三章 系统硬件平台设计

3.1系统硬件整体结构

3.2微处理器模块设计

3.3微处理器以太网模块

3.4电源模块电路设计

3.5存储电路模块设计

3.6输入/输出电路设计

3.7本章总结

第四章 应用软件设计

4.1软件设计总体方案

4.2软件设计开发环境

4.3 Lua技术基础

4.4 配置程序设计

4.5控制器STM32F407固化软件设计

4.6通信程序设计

4.7 Lua脚本解析程序设计

4.8本章总结

第五章 实验测试

5.1调试方法

5.2调试工具与调试步骤

5.3实验设计方案

5.4 实验结果演示及分析

总结与展望

参考文献

声明

攻读学位期间申请的专利

致谢