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嵌入式船舶主机遥控系统的设计与开发
| 论文题名： | 嵌入式船舶主机遥控系统的设计与开发 |
| 关键词： | 船舶自动化;主机遥控系统;嵌入式处理器;CAN总线;网关硬件 |
| 摘要： | 电子技术、计算机技术、网络技术在船舶中的广泛应用，加快了船舶自动化的进程，同时开拓了船舶智能化研究的新课题。论文首先分析了船舶主机遥控系统的发展现状，船舶主机遥控系统目前正向网络化、模块化、分布式的方向发展。提出了基于CAN总线和以太网双级网络的嵌入式船舶主机遥控系统的设计方案，既满足了现场数据传输实时性的要求，又满足上层监测数据的大容量传输、易于组网的需求。依据船级社的造船规范设计了UPS电源模块，能够实现主电网失电情况下通过24V应急电源对遥控系统无扰动供电的功能。 遥控系统从结构上分为三层，从下到上依次为:测控层、网关层和监控层。设计工作按照三层结构依次展开，最终完成遥控系统的设计开发。 测控层主要包括现场分布式DI、DO、AI、AO及转速拾取模块，完成现场数字量、模拟量及转速脉冲信号的采集，控制现场执行机构的动作执行。现场分布式I/O模块核心CPU全部采用基于ARM CortexTM-M3内核的STM32微处理器。I/O模块全部实现了CAN通信的双冗余。 网关层用于连接监控层与测控侧，实现CAN-Ethernet帧格式的转换。网关硬件采用W7100A+SJA1000的结构，在分析了W7100A定时器等硬件方面的问题和KEIL开发环境对代码设计的要求的基础上，将μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统成功的移植到W7100A中，提高了系统的实时性。提出了以太网双冗余的设计方案，预留了RS485通信接口用于机舱检测报警系统的数据交换。 在PC机上搭建Windows xp+VMware8.0+Ubuntu12.04的开发环境。分析了基于ARM11的硬件平台，搭建了Linux+Qt的Qt应用程序开发与运行环境。最后开发了基于Qt的船舶主机遥控系统图形化控制软件，实现了操纵部位切换功能、逻辑控制功能、转速与负荷控制及限制功能及安全保护等功能。 基于嵌入式系统的主机遥控系统具有成本低、可靠性高、使用灵活、界面美观等优点，容易实现分布式控制系统的模块化、网络化，对船舶主机遥控系统进一步研究与发展具有重要意义。 |
| 作者： | 白艳祥 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 任光 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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