船舶机舱监控报警系统设计与实现

论文摘要

船舶机舱监控报警系统作为机舱自动化中的一项重要内容,其主要功能是对机舱中各种设备的工作状态和运行参数进行实时监控,保证船舶的安全运行。本文以此为背景展开研究工作。在参考Konsberg K-Chief 500船舶自动化系统的基础上,结合机舱环境特点,分析对比了各种现场总线技术和系统冗余方案,提出了一种基于CAN总线和以太网双网络结构的机舱监控报警系统的总体方案和实现方法。设计了一种基于HART协议的智能变送器,包括硬件电路设计和单片机程序设计。变送器兼容常用的4-20mA工业标准,同时可以通过2FSK信号与上位机进行数字通信。通过上位机调试软件,可以实现变送器参数在线配置和输出实时监控等功能。采用C++ Builder 5软件开发了机舱监控报警系统应用程序,主要包括数据库设计、系统初始化、CAN总线通信、监控报警、系统管理等功能模块。使用Indy控件编程实现了局域网中各节点间的数据通信,并对多机冗余中主从切换和数据同步两个部分的具体实现方法进行了深入讨论。系统的实际测试情况表明,本文所设计的船舶机舱监控报警系统能够满足实际工程的应用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 船舶自动化概述
• 1.2 机舱监控报警系统发展
• 1.3 本文的内容及章节安排
• 2 机舱监控报警系统总体设计
• 2.1 先进系统的总体方案
• 2.2 现场总线技术
• 2.2.1 现场总线控制系统特点
• 2.2.2 几种现场总线介绍及性能对比
• 2.2.3 现场总线选择
• 2.3 系统冗余方案
• 2.3.1 双机冗余系统
• 2.3.2 多机冗余系统设计
• 2.4 系统总体方案
• 2.5 本章小节
• 3 机舱监控报警系统硬件
• 3.1 远程操作站工控机选型
• 3.2 分布式处理单元（DPU）
• 3.3 传感器
• 3.4 基于HART协议的4～20mA智能变送器设计
• 3.4.1 智能变送器设计
• 3.4.2 智能变送器硬件设计
• 3.4.3 智能变送器单片机程序设计
• 3.5 本章小节
• 4 机舱监控报警系统软件设计
• 4.1 机舱监控报警软件设计方法
• 4.2 系统软件总体结构
• 4.3 数据库
• 4.4 系统初始化
• 4.5 CAN总线通信
• 4.5.1 报文帧格式
• 4.5.2 CAN总线通信控制
• 4.5.3 命令发送流程
• 4.5.4 数据接收流程
• 4.6 监控报警
• 4.6.1 检测报警
• 4.6.2 实时数据显示
• 4.6.3 实时控制
• 4.7 系统管理
• 4.7.1 数据管理
• 4.7.2 自动打印
• 4.7.3 用户管理
• 4.7.4 操作日志管理
• 4.7.5 网络管理
• 4.8 多机冗余
• 4.9 本章小节
• 5 系统多机冗余设计与实现
• 5.1 局域网通信协议
• 5.2 Indy控件简介
• 5.3 多机冗余工作过程
• 5.4 主从切换
• 5.5 站间数据同步
• 5.5.1 数据修改同步
• 5.5.2 当前数据同步
• 5.5.3 数据库同步
• 5.6 本章小节
• 结束语
• 致谢
• 参考文献