LonWorks总线在船舶油舱监控系统中的应用研究

论文摘要

随着科学技术的进步,人们对船舶的自动化水平要求越来越高,希望能够开发出更加智能化的船舶控制系统。网络型控制系统是船舶自动化的发展方向,也是目前新造船舶所采用的主流产品。目前,现场总线技术刚刚开始在国内推广应用,LonWorks现场总线具有先进性、开放性、互操作性和较高的性能价格比,已在工业控制、楼宇自动化、数据采集等领域得到广泛的应用。 本文阐述了船舶控制系统发展现状和发展趋势,提出以LonWorks现场总线来构造船舶网络控制系统;详细介绍了LonWorks控制网络开发所需的基本原理和技术支持,包括神经元芯片、Neuron C编程语言、LonTalk通信协议以及如何构建控制网络等。 本文在研究LonWorks基本原理的基础上结合实际经验开发了基于LonWorks技术的监控系统。首先叙述了智能节点的软硬件开发过程,包括模拟量输入/输出节点和数字量输入/输出节点的硬件电路设计,以及应用程序的软件开发。然后叙述了控制网络的安装调试过程,包括网络节点的物理连接、逻辑安装、及网络变量的捆绑等;最后阐述了油舱监控界面的开发方法和具体操作过程。 目前,在船舶控制系统中多数是集散型控制系统,而随着船舶控制对象的不断增加和系统增大,它已较难胜任复杂的控制对象。将现场总线LonWorks应用于船舶控制系统中可以分散简化控制对象,提高系统可靠性。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 船舶自动化概括
• 1.1.1 船舶自动化发展历程
• 1.1.2 现代船舶自动化的特点
• 1.2 现场总线技术概述
• 1.2.1 CAN总线
• 1.2.2 PROFIBUS过程现场总线
• 1.2.3 FF现场总线
• 1.2.4 HART现场总线
• 1.2.5 LonWorks 现场总线
• 1.3 课题的提出背景和主要研究内容
• 第2章 LonWorks 控制网络技术
• 2.1 神经元芯片
• 2.1.1 神经元芯片的硬件结构
• 2.1.2 Neuron芯片的应用I/O接口
• 2.1.3 Neuron芯片的存储器映像
• 2.2 Neuron C语言
• 2.2.1 Neuron C语言概述
• 2.2.2 网络变量
• 2.2.3 显式报文
• 2.3 LonTalk通信协议
• 2.3.1 LonTalk 通信协议简介
• 2.3.2 LonTalk 信道类型
• 2.3.3 命名、编址和路由
• 2.3.4 LonTalk 协议寻址
• 2.3.5 LonTalk 协议通信服务
• 2.3.6 LonTalk 协议特点
• 2.4 LonWorks 控制网络的构成
• 2.4.1 LonWorks 网络拓扑结构
• 2.4.2 控制网络的组成
• 2.4.3 LonWorks 控制网络特点
• 第3章 智能节点的开发
• 3.1 LonWorks 智能控制节点开发概述
• 3.1.1 节点开发工具 LonBuilder
• 3.1.2 节点开发方法
• 3.1.3 LonWorks 控制模块
• 3.1.4 智能节点的构成
• 3.2 智能节点设计
• 3.2.1 模拟量输入模块设计
• 3.2.2 模拟量输出模块设计
• 3.2.3 开关量输入模块设计
• 3.2.4 开关量输出模块设计
• 3.2.5 数码管显示电路设计
• 3.2.6 SERVICE电路设计
• 3.3 软件设计
• 3.3.1 数据采集程序设计
• 3.3.2 数字滤波抗干扰
• 3.4 节点设计中的抗干扰措施
• 第4章 船舶油舱监控网络构建
• 4.1 LonWorks控制网络概述
• 4.1.1 LonWorks 控制网络简介
• 4.1.2 控制网络开发工具 LonMaker简介
• 4.2 LonWorks 控制网络的安装与调试
• 4.2.1 网络终端适配器的连接
• 4.2.2 网络节点的物理连接
• 4.2.3 网络节点物理连接的测试
• 4.2.4 网络节点的逻辑安装
• 4.2.5 节点调试
• 4.3 船舶油舱监控网络设计
• 4.3.1 油舱监控网络示意图
• 4.3.2 油舱加温控制系统
• 第5章 现场设备监控技术
• 5.1 LonWorks 网络监控系统结构设计
• 5.1.1 网络监控系统结构
• 5.1.2 LonWorks 网络监控工具 LNS DDE Server
• 5.1.3 网络适配器
• 5.1.4 组态监控软件
• 5.2 上位机监控软件设计与操作
• 第6章 总结
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 研究生履历