全分布式网络的舰船机舱监控系统
发布时间：2021-03-22 22:13
舰船机舱监控系统对于保障船舶动力系统安全、高效运行,预防机舱各类事故有非常重要的作用,为了提高舰船机舱监控系统的数据采集水平,使机舱监控系统具有更高的信号采集、分析和处理能力,本文针对舰船机舱监控系统的数据网络进行优化设计,结合Profibus现场总线技术,构建一种分布式的机舱监控数据网络,并对该监控系统网络的组成和工作原理进行了详细的介绍。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶机舱监控系统的结构图Fig.1Structuraldiagramofmarineengineroommonitoringsystem
从而矫正不准确的设备故障报警。2一种全分布式网络的舰船机舱监控系统设计2.1监控系统Profibus现场总线的研究现场总线技术是一种底层的数据网络技术，近年来取得了很大的技术突破，目前，现场总线技术在航空航天、船舶工业、汽车等大型工业产品中应用非常成功。根据国际电工委员会的标准定义，现场总线是一种数字式通信的数据信道，可以适应多种现场装置或室内空间。Profibus是一种开放式的现场总线标准，最早是由德国Siemens公司研发而来的，Profibus现场总线标准的协议结构见图2。图2PROFIBUS现场总线标准的协议结构Fig.2ProtocolstructureofProfibusFieldbusstandard可知，协议结构可以分为用户层、应用层和数据链路层，根据应用场景的不同，Profibus可以分为DP、FMS等子协议。1）DP协议Profibus-DP是一种成本较低，数据传输速度较快的通讯连接方式，采用总线数据链路和RS485接口，DP协议可应用于2～20mA的并行信号线中，被广泛应用于分布式控制系统中。2）FMS协议Profibus-FMS协议定义了应用层、用户层和数据链路层，其中，应用层采用总线规范。FMS为用户提供了高质量的通信服务，在解决车间级通信任务和中等传输速度通信任务时有广泛的应用，比如，电器设备通信、传感器信号采集、设备的自动化控制等领域。本文在构建分布式网络的舰船机舱监控系统时，主要采用这种Profibus-FMS通信协议。2.2全分布式网络的舰船机舱监控系统设计与整体式系统不同的是，分布式系统的个体不唯·74·舰船科学技术第42卷
现故障，不会影响整体网络的正常运行。缺点是星形拓扑网络中的中央节点结构非常复杂，一旦中央节点出现故障，整个网络都会瘫痪，具有较低的可靠性。2）环形拓扑结构环形网络拓扑结构由网络终端和网络转发器共同组成，其中网络转发器形成一个封闭的环，每个网络转发器与网络终端进行点对点的数据传输，转发器之间通过封闭的环形链路进行数据传输。环形网络拓扑结构的优点在于抗干扰能力较强，某个网络转发器出现故障，不会影响其他网络终端的数据获龋缺点在于结构较复杂。环形网络拓扑结构如图3所示。图3环形网络拓扑结构的示意图Fig.3Schematicdiagramofringnetworktopology3）总线拓扑结构总线拓扑结构中，数据传输的媒体是现场总线，在这种拓扑结构下，设备可以直接通过接口连接在总线上。总线拓扑结构可靠性高，结构更加紧凑，对于船舶机舱这种空间有限，但设备个体多的系统而言，采用总线拓扑结构的分布式网络能够满足机舱监控的需求。2.3全分布式网络的舰船机舱监控系统的工作流程本文结合Profibus-FMS现场总线协议，建立了一种总线网络拓扑结构的分布式监控系统，整个系统由机舱终端、现场监控设备、中心控制计算机、Profibus总线和服务器组成。现场监控设备首先将采集的数据通过Profibus总线传输至通信模块和中心控制计算机，然后控制计算机将处理的信号发送至集控室的显示终端和服务器，最后由集控室工作人员进行机舱信号的分析，并采取下一步操作。全分布式网络的舰船机舱监控系统的工作流程见图4。图4舰船机舱监控系统的工作流程Fig.4Workflowofshipengineroommonitoringsystem3结语船舶监控系统对船舶的安全运行有重要意义，本文结合船舶机舱的实际特点，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]现场总线技术在船舶中的应用[J]. 黄元田,叶家玮,张扯. 广东造船. 2006(01)
[2]基于CAN现场总线的船舶机舱分布式监控系统的研究[J]. 郭庆祝,任光. 船电技术. 2005(04)
[3]基于现场总线技术的船舶机舱监测系统[J]. 何文雪,谢剑英. 船舶工程. 2003(04)
本文编号：3094571
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(20)北大核心
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
船舶机舱监控系统的结构图Fig.1Structuraldiagramofmarineengineroommonitoringsystem
从而矫正不准确的设备故障报警。2一种全分布式网络的舰船机舱监控系统设计2.1监控系统Profibus现场总线的研究现场总线技术是一种底层的数据网络技术，近年来取得了很大的技术突破，目前，现场总线技术在航空航天、船舶工业、汽车等大型工业产品中应用非常成功。根据国际电工委员会的标准定义，现场总线是一种数字式通信的数据信道，可以适应多种现场装置或室内空间。Profibus是一种开放式的现场总线标准，最早是由德国Siemens公司研发而来的，Profibus现场总线标准的协议结构见图2。图2PROFIBUS现场总线标准的协议结构Fig.2ProtocolstructureofProfibusFieldbusstandard可知，协议结构可以分为用户层、应用层和数据链路层，根据应用场景的不同，Profibus可以分为DP、FMS等子协议。1）DP协议Profibus-DP是一种成本较低，数据传输速度较快的通讯连接方式，采用总线数据链路和RS485接口，DP协议可应用于2～20mA的并行信号线中，被广泛应用于分布式控制系统中。2）FMS协议Profibus-FMS协议定义了应用层、用户层和数据链路层，其中，应用层采用总线规范。FMS为用户提供了高质量的通信服务，在解决车间级通信任务和中等传输速度通信任务时有广泛的应用，比如，电器设备通信、传感器信号采集、设备的自动化控制等领域。本文在构建分布式网络的舰船机舱监控系统时，主要采用这种Profibus-FMS通信协议。2.2全分布式网络的舰船机舱监控系统设计与整体式系统不同的是，分布式系统的个体不唯·74·舰船科学技术第42卷
现故障，不会影响整体网络的正常运行。缺点是星形拓扑网络中的中央节点结构非常复杂，一旦中央节点出现故障，整个网络都会瘫痪，具有较低的可靠性。2）环形拓扑结构环形网络拓扑结构由网络终端和网络转发器共同组成，其中网络转发器形成一个封闭的环，每个网络转发器与网络终端进行点对点的数据传输，转发器之间通过封闭的环形链路进行数据传输。环形网络拓扑结构的优点在于抗干扰能力较强，某个网络转发器出现故障，不会影响其他网络终端的数据获龋缺点在于结构较复杂。环形网络拓扑结构如图3所示。图3环形网络拓扑结构的示意图Fig.3Schematicdiagramofringnetworktopology3）总线拓扑结构总线拓扑结构中，数据传输的媒体是现场总线，在这种拓扑结构下，设备可以直接通过接口连接在总线上。总线拓扑结构可靠性高，结构更加紧凑，对于船舶机舱这种空间有限，但设备个体多的系统而言，采用总线拓扑结构的分布式网络能够满足机舱监控的需求。2.3全分布式网络的舰船机舱监控系统的工作流程本文结合Profibus-FMS现场总线协议，建立了一种总线网络拓扑结构的分布式监控系统，整个系统由机舱终端、现场监控设备、中心控制计算机、Profibus总线和服务器组成。现场监控设备首先将采集的数据通过Profibus总线传输至通信模块和中心控制计算机，然后控制计算机将处理的信号发送至集控室的显示终端和服务器，最后由集控室工作人员进行机舱信号的分析，并采取下一步操作。全分布式网络的舰船机舱监控系统的工作流程见图4。图4舰船机舱监控系统的工作流程Fig.4Workflowofshipengineroommonitoringsystem3结语船舶监控系统对船舶的安全运行有重要意义，本文结合船舶机舱的实际特点，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]现场总线技术在船舶中的应用[J]. 黄元田,叶家玮,张扯. 广东造船. 2006(01)
[2]基于CAN现场总线的船舶机舱分布式监控系统的研究[J]. 郭庆祝,任光. 船电技术. 2005(04)
[3]基于现场总线技术的船舶机舱监测系统[J]. 何文雪,谢剑英. 船舶工程. 2003(04)
本文编号：3094571
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