船用蒸汽动力装置实时监测记录系统研究与设计

论文摘要

近年来,随着计算机技术日新月异的发展,在舰船蒸汽动力装置领域,计算机代替人的手和眼来监测设备的运行状态,并进行设备状态数据的记录和分析是船舶动力装置自动化的一个非常重要的趋势。舰船蒸汽动力装置日趋复杂,这就对于动力设备提出了新的要求,如何保证其安全、稳定、可靠的为舰船服务成为了新的课题。另外对于新研发和改进的整套或者分立的舰船蒸汽动力设备装置,掌握设备运行状态数据的第一手资料,即在装船之前就对设备进行有效的工作状态监测及技术分析以保证设计目的的实现和质量的考核,都是非常必要的。本论文在对舰船蒸汽动力装置自身特点的详细分析和研究的基础上,利用C8051F处理器结合先进的现场总线及大规模存储器技术,完成了对于舰船用蒸汽动力装置状态参数的采集、通讯和存储等功能。采集系统的主要对象包括模拟量、开关量、转速量以及温度量;通讯系统是利用CAN总线完成从采集系统到上位机的数据传送;而存储部分则是把CAN总线传送的数据存入大规模USB存储器中。最后还应用了信息综合方法利用VC++开发环境开发了一套windows在线监测系统软件,用于实时的观测、分析和处理设备的运行状态参数。本论文主要采用了实践研究法、文献资料研究法和归纳总结法等研究方法。并通过以上方法完成了对于各个分采集系统、通讯系统以及监测记录系统的硬件平台设计、搭建和软件流程、功能的设计调试。通过实践验证了系统设计的正确性及可靠性。在论文最后对整个设计进行了总结,并对有待完善的功能和设计进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 课题研究的国内外发展情况
• 1.3 论文的工作安排
• 第2章 舰船用蒸汽动力装置研究
• 2.1 船舶蒸汽动力的特点
• 2.2 船用蒸汽动力系统的组成、原理及运行方式
• 2.2.1 汽轮机部分
• 2.2.2 锅炉部分
• 2.3 监测记录对象分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统的总体方案设计选择
• 3.1 分采集系统方案设计
• 3.2 监测记录系统方案的选择
• 3.2.1 处理器的选择
• 3.2.2 现场总线
• 3.2.3 USB大规模存储器
• 3.3 系统总体结构
• 3.4 本章小结
• 第4章 采集系统设计
• 4.1 采集系统微控制器介绍
• 4.2 模拟量采集分系统
• 4.3 转速量采集分系统
• 4.4 开关量采集分系统
• 4.5 温度采集分系统
• 4.6 本章小结
• 第5章 CAN总线通信的应用
• 5.1 CAN总线简介
• 5.2 CAN总线的特点
• 5.3 CAN总线的结构
• 5.4 CAN总线的技术规范
• 5.4.1 CAN总线的特性
• 5.4.2 报文传输
• 5.4.3 CAN总线基本组织规则
• 5.4.4 CAN总线的位数值表示与通信距离
• 5.5 本系统中CAN总线的应用
• 5.5.1 CAN总线通讯的硬件实现
• 5.5.2 CAN总线通讯的软件实现
• 5.6 本章小结
• 第6章 USB总线介绍及大规模 USB存储器的应用
• 6.1 USB 总线介绍
• 6.1.1 USB 总线结构
• 6.1.2 USB 系统的软硬件元素构成
• 6.1.3 USB 通信协议
• 6.1.4 USB 设备的枚举过程
• 6.2 USB海量存储类协议与文件系统
• 6.2.1 MASS STORAGE 协议
• 6.2.2 BULK-ONLY 传输协议
• 6.2.3 SCSI指令集
• 6.2.4 FAT文件系统结构
• 6.3 本系统 USB实现
• 6.3.1 USB主控芯片 CH375介绍
• 6.3.2 记录系统硬件实现
• 6.3.3 记录系统的软件设计
• 6.4 本章小结
• 第7章 温度量的采集算法研究与windows界面下的监测软件的设计
• 7.1 温度量采集的算法研究
• 7.2 Windows系统下实时监测软件的设计
• 7.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 A