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船用电控柴油机监控系统的硬件研发

发布时间:2018-09-03 14:45
【摘要】:近年来电子技术与现场总线技术的快速发展使得越来越多的新技术应用在船舶自动化领域,而主机遥控系统又是我国当今船舶自动化研究的核心之一,它能准确可靠的对发动机工作过程实施监控,若有故障发生,系统就能根据设置发出声、光报警,并提供安全保护机制。以现场总线为基础的网络型控制系统已经成为船舶主机遥控系统的发展方向,对船舶自动化、数字化的不断提升,提高主机监控系统的自动化技术有一定意义。本文是根据某科研项目,通过分析系统的需求、不同模块的具体功能,然后对国内外比较流行的总线技术进行详细的比较,确定了需要的技术参数、故障的标准和选用了CAN总线作为模块间信息交换的通道。针对船舶主机监控系统的功能要求及控制信号和报警信号的采集特点,设计出由驾驶台、集控室及机舱控制器组成的CAN网络,并且其应用层协议符合以CAN总线为基础的SAE J1939协议。在确定了整个网络的基础上,把系统分成功能各自独立的模块,并根据每个独立模块所要产生的功能,对主机监控系统智能节点进行硬件设计。本文首先介绍了监测系统的总体结构和本课题所设计模块的总体结构,然后对Infineon XC2267M芯片的管脚功能和CAN功能进行了分析说明,最后以模块化的设计方法设计了模块的CAN总线通信接口电路,柴油机重要脉冲信号、模拟信号和开关信号采集、储存及传输的调理电路以及LCD显示电路和单片机外围电路等。最后本文在参照SAE J1939协议的基础上,使用CANoe总线仿真软件进行了柴油机CAN总线网络信息提取、解析的半实物仿真试验,验证了系统电路设计的合理性和可行性。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of electronic technology and fieldbus technology, more and more new technologies have been applied in the field of ship automation. It can accurately and reliably monitor the engine working process. If there is a fault, the system can send out sound and light alarm according to the setting, and provide the safety protection mechanism. The network control system based on fieldbus has become the development direction of the marine mainframe remote control system, which has certain significance for the continuous promotion of ship automation and digitization, and for improving the automation technology of the main engine monitoring system. According to a scientific research project, by analyzing the requirements of the system, the specific functions of different modules, and then comparing the more popular bus technology at home and abroad in detail, the paper determines the required technical parameters. The fault standard and CAN bus are selected as the channel of information exchange between modules. According to the functional requirements of the main engine monitoring system and the collecting characteristics of the control signal and alarm signal, the CAN network is designed, which is composed of the bridge, the centralized control room and the engine room controller. And its application layer protocol accords with SAE J1939 protocol based on CAN bus. On the basis of determining the whole network, the system is divided into independent modules, and according to the function of each independent module, the intelligent node of the host monitoring system is designed. This paper first introduces the overall structure of the monitoring system and the overall structure of the module designed in this paper, and then analyzes the pin function and CAN function of the Infineon XC2267M chip. Finally, the CAN bus communication interface circuit of the module, the important pulse signal of diesel engine, the acquisition of analog signal and switch signal, the conditioning circuit of storage and transmission, the LCD display circuit and the peripheral circuit of single chip microcomputer are designed by modularized design method. Finally, referring to the SAE J1939 protocol, the paper uses CANoe bus simulation software to extract the diesel engine CAN bus network information, analyzes the hardware-in-the-loop simulation test, and verifies the rationality and feasibility of the system circuit design.
【学位授予单位】:上海工程技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U665.26

【参考文献】

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本文编号:2220278

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