基于FCS的电力推进船舶的综合监控系统

摘要

开发这个新型的综合监控系统,主要是为了进一步完善电力推进船舶的综合监控功能.相对于柴油机推进船舶的热工参数而言,与电力推进相关的参数多半是快速变化的电参量,为能实时反映这些参数及其变化过程,要求系统的数据采集速度快、频率高,由此带来的数据流高速、量大,同时也带来了高速通信和大量实时数据处理与存储的问题.现有的船舶监控系统不能很好地完成这些任务,为此,必须从控制器到网络的关键部分进行彻底地改变,才能达到这一要求.针对上述要求,我们自主开发了MA-2100型微控制器和智能PCCAN卡,摒弃了智能模块构成网络结构,采用基于现场总线技术、微控制器技术、分布技术,由现场监控网络、延伸监控网络、信息管理网络、远程网络组成的多重网络结构的集散型监控系统.现场监控网络完成对设备集散监控,它由6组现场监控装置(MA-2100微控制器)和一个中央监控站组成,现场监控装置负责数据的高速采集、实时处理、报警、控制、设备运行参数显示等基本监控功能,并向中央监控站、其它现场监控装置传送过程检测数据和报警信息等,接受中央监控站的命令,实现参数的远程修改,执行远程操作指令.现场监控装置分布于设备现场,满足了船舶监控点高度分散的要求,它既可以与中央监控站连接成网工作,又可以脱离中央监控站而独立工作,提高了综合监控系统的可靠性;利用CAN组成现场监控网络,满足了大量实时数据高速通信的要求;中央监控站的监控软件具有友好的人机交互界面,方便用户使用,中央监控站存储设备的实时运行参数,实现资源共享,同时它还实现集中监控管理、设备在线冗余,提高了系统的综合能力,配合以延伸监控网络,实现

目录

文摘

英文文摘

论文独创性声明及论文使用授权声明

第一章引言

1.1课题依据

1.2国内外在这一领域的研究情况及主要问题

1.3课题主要研究内容、任务、解决方案及创新

1.5课题实际意义

第二章基于FCS的电力推进船舶的综合监控系统

2.1综合监控系统的特殊要求

2.2系统基本组成

2.2.1 MA-2100微控制器

2.2.2系统的组成

2.3综合监控系统的功能

2.2.1自动监测

2.2.2自动报警

2.2.3远程控制

2.4系统平台、开发工具的选用

第三章CAN控制器局域网与总线控制器

3.1 CAN控制器局域网简介

3.1.1总线数值表示方法

3.1.2 CAN任意两个节点之间的最大传输距离与其位速率的关系

3.1.3 CAN的分层结构

3.2 CAN总线控制器SJA1000的编程结构

3.2.1 SJA1000的硬件结构

3.2.2 SJA1000的寄存器

3.2.3总线定时

第四章CAN智能节点

4.1 MPLP协议

4.1.1 MPLP协议的设计原则

4.1.2 MPLP提供给应用的服务

4.1.3综合监控系统对CAN应用层协议的特殊要求

4.1.4 MPLP协议

4.1.5 CAN通信实现中要解决的重要问题

4.2 MPLP协议实现中的核心技术

4.2.1数据结构(对象)

4.2.2组织数据

4.2.3动态内存管理

4.2.4报文分割与重组

4.3 MPLP协议的实现

4.4 CAN通信接口的硬件实现

4.4.1 CAN节点的结构

4.4.2 CAN通信接口的原理图

4.4.3 ATMega 128访问SJA1000

4.4.4 CAN通信接口硬件调试

4.5“命令+参数”的监控协议

4.5.1“命令+参数”协议格式

4.5.2数据编码与解码

4.5.3通用网络管理工具

第五章CAN总线通信接口适配器的设计

5.1接口适配器的硬件实现

5.1.1接口适配器的结构

5.1.2接口适配器的硬件原理图

5.2 CAN总线通信接口适配器的PCI接口实现

5.2.1PCI局部总线简介

5.2.2 PCI接口控制器CY7C09449

5.3 CAN总线通信接口适配器的驱动程序设计

5.3.1 I/O管理程序

5.3.2驱动程序的执行环境

5.3.3驱动程序结构

5.3.4 I/O处理顺序

5.3.5驱动程序的数据对象

5.3.6主函数代码及要求的即插即用次代码

5.3.7中断驱动的I/O

5.3.8 PNP与硬件设备初始化

5.4基于COM的PCCANCard控件

第六章结论与展望

致谢

参考文献

附录一发表论文

附录二MPLP协议程序实现的几个重要例程代码