船舶机舱监测报警系统设计

论文摘要

自古以来水路就是重要的交通运输手段之一,即使步入了新世纪,海上船舶运输仍然是世界各国之间货物运输的主要方式。船舶行业将会是一个随着世界经济发展而不断发展的行业。船舶在正常航行过程中,主机、发电机以及机舱中其它为主机、辅机服务的设备的工作状态和参数都在不断地变化,设备的各个运行参数预示着设备的工作状态是否良好。为了能随时了解设备的运行情况,使得在集控室、驾驶室甚至船员休息室中也能对各个设备的运行状况了如指掌,需要使用一套实时性强、工作可靠的监测报警系统。当设备的运行参数超过预先设定的极限值时,通过声光报警提醒值班轮机员,从而提高故障预防能力,缩短排查处理故障的时间。因此,开展船舶机舱监测报警系统设计技术的研究具有重要的现实意义。本文针对船舶机舱监测报警系统需求,采用基于CAN现场总线技术的系统结构,设计了一套船舶机舱监测报警系统,并采用了多重冗余技术和抗干扰技术来提高系统的可靠性。系统硬件采用模块化设计方案,将现场模块分为开关量采集模块、4~20mA电流信号采集模块、PT100热电阻信号采集模块、热电偶信号采集模块和开关量输出模块,可以根据实际船型报警系统规模的大小增减模块数量。在系统软件设计中,通过数据采集模块将现场各个监测点的参数采集至工控主机进行处理,并使用Citect组态软件将数据在液晶显示屏上实时显示。系统设计符合《2006钢质海船建造入级规范》中迅速、实时、可靠、直观的要求。论文介绍了船舶监测报警系统的系统、CAN总线、数据采集模块电路、单片机软件设计及基于Citect组态软件的人机界面。通过与企业联合,在实际舰船上进行了使用,取得了良好的效果。最后对全文做了总结。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 现状发展趋势
• 1.3 本文的工作
• 第2章 系统需求分析与系统总体规划
• 2.1 船舶监测报警系统需求
• 2.1.1 船舶机舱监测报警项目
• 2.1.2 船级社对船舶监测报警系统规范
• 2.1.3 船舶监测报警系统的要求
• 2.2 监测报警系统总体结构
• 第3章 系统关键技术的研究
• 3.1 CAN总线
• 3.1.1 CAN总线特点与优势
• 3.1.2 CAN总线构成方案
• 3.1.3 CAN技术规范与协议
• 3.2 传感器
• 3.2.1 PT100 热电阻
• 3.2.2 热电偶
• 3.3 电磁兼容（EMC）
• 第4章 监测报警系统硬件设计
• 4.1 网络设备与通用工业设备
• 4.2 现场模块
• 4.2.1 模块工作电源
• 4.2.2 单片机及其外围电路
• 4.2.3 开关量信号采集模块
• 20mA电流信号采集模块'>4.2.4 4²0mA电流信号采集模块
• 4.2.5 PT100 热电阻信号采集模块
• 4.2.6 热电偶信号采集模块
• 4.2.7 开关量输出模块
• 4.2.8 模块外壳结构设计
• 4.3 监测报警系统硬件配置
• 第5章 监测报警系统软件设计
• 5.1 现场模块单片机程序设计
• 5.1.1 CAN总线通信部分程序设计
• 5.1.2 数模转换部分程序设计
• 5.1.3 现场模块主程序设计
• 5.2 工控主机软件
• 5.2.1 设计要求
• 5.2.2 机舱监测报警系统软件的总体结构
• 5.2.3 机舱监控报警系统软件工作流程
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果