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基于EPA的船舶自动化监控系统设计

2020-12-08阅读(809)

基于EPA的船舶自动化监控系统设计

论文摘要

为提高船舶信息化程度,全球定位系统、ARPA雷达、自动识别系统、电子海图显示和信息系统、集成机舱等信息技术产品广泛应用于船舶工业。这些相对独立的产品缺乏统一集成,影响了航行安全和管理效率,因此有必要建立船舶综合数字信息系统。该系统的核心是船舶自动化监控系统,主要用来显示船舶主机、电站等的工况信息,温度、压力等模拟量信号以及主机超速、应急停车等开关量信号,对于提高船舶综合自动化程度具有重要作用。主要研究内容和创新点如下：1、本文创新点：针对传统船舶数据传输网络效率低的问题,首次运用EPA控制网络取代原有船舶数据传输网络的现场总线和工业以太网,用直观简便的EPA模块组态软件取代传统的VC和VB编程软件。EPA技术具有统一的物理层、确定性通信、高可靠性等优点,实现控制网络从上到下“E”网到底,能够提高船舶网络的运行效率,并稳定的工作。2、本文将EPA-100控制系统应用在船舶自动化监控系统中。系统设计包括自动化监控系统的硬件架构设计和自动化监控系统的软件与人机界面设计。硬件设计方面包括需要监测的报警监测点,选用EPA-100系列模块完成本系统的硬件构架的原因,并依照EPA通讯原理设计了自动化监控系统的硬件总体架构、CON212控制器和I/O模块的硬件设计,以及各个I/O模块分别采集哪些现场信号。本文还对EPA-100系列设备进行了可靠性与环境适应性设计。软件设计方面阐述了自动化监控系统需要实现的功能,EPA-100控制系统所遵循的软件协议、通信组态和软件流程与结构,并能够通过设计的报警监控界面显示船舶主机、船舶电站、罗经航向、风向、风速等航海信息,从而可以在此人机界面中直观观测船舶各个部分的运行情况。3、为了检验本文设计的EPA-100自动化监控系统能否适应船舶特殊环境,需要按照船级社的规定,做了EPA-100系列设备的型式认可试验。本文阐述了中国船级社对船舶电子设备的相关要求,完成了EPA-100系列设备的测试大纲和系统平台的搭建,并完成了船舶型式认可试验。试验结果证明：EPA-100系统能够在船舶强电磁干扰和恶劣的环境中正常工作。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • Abstract
  • 目次
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 船舶自动化监控系统
  • 1.1.2 船舶自动化监控系统的发展趋势
  • 1.2 研究现状
  • 1.2.1 国外船舶自动化监控系统发展现状
  • 1.2.2 国内船舶自动化监控系统发展现状
  • 1.3 研究意义
  • 1.4 研究内容与论文结构
  • 第二章 基于EPA的船舶自动化监控系统优势分析
  • 2.1 现有船舶自动化监控系统的主要问题
  • 2.2 解决方案——基于EPA的船舶自动化监控系统
  • 2.2.1 EPA协议
  • 2.2.2 应用EPA技术的优势分析
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 基于EPA的船舶自动化监控系统硬件架构设计
  • 3.1 船舶自动化监控系统设计与实现
  • 3.1.1 CON212控制器设计与实现
  • 3.1.2 I/O模块设计与实现
  • 3.1.3 船舶自动化监控系统整体架构设计与实现
  • 3.2 船舶报警监测点的设计与实现
  • 3.2.1 船舶主机的报警监测点信息
  • 3.2.2 船舶电站需要监测的报警监控信息
  • 3.2.3 罗经航向、风向、风速等航海信息
  • 3.3 EPA-100系列设备的可靠性与环境适应性设计
  • 3.3.1 船舶控制系统的可靠性设计
  • 3.3.2 EPA-100系列设备的抗电磁干扰设计
  • 3.3.4 EPA-100系列设备的环境适应能力设计
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 基于EPA的船舶自动化监控系统软件组态与人机界面设计
  • 4.1 EPA通信协议标准
  • 4.1.1 EPA报文优先级
  • 4.1.2 EPA通信调度管理实体
  • 4.1.3 EPA通信协议的特点
  • 4.2 EPA系统通信组态
  • 4.2.1 EPA通信组态内容
  • 4.2.2 EPA功能块
  • 4.2.3 EPA系统组态
  • 4.2.4 监控系统组态
  • 4.3 EPA-100控制系统软件流程与结构
  • 4.3.1 EPA控制系统软件整体结构
  • 4.3.2 数据交互的方式
  • 4.3.3 船舶自动化监控系统软件整体结构图
  • 4.4 基于ADVANTROL-PRO软件的自动化监控系统人机界面设计
  • 4.4.1 船舶参数设置
  • 4.4.2 船舶主机监控的人机界面设计
  • 4.4.3 船舶电站监控的人机界面设计
  • 4.4.4 罗经航向、风向、风速等航海信息的人机界面设计
  • 4.5 测试验证分析
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 EPA-100系列设备船级社型式认证试验
  • 5.1 EPA-100系统船级社认证测试大纲
  • 5.1.1 测试对象说明
  • 5.1.2 各类模块信号连接和基本测试方法
  • 5.2 能源波动试验
  • 5.3 温湿度试验
  • 5.3.1 温湿度变化对电子设备的影响
  • 5.3.2 EPA-100设备抗温度变化扰动的设计
  • 5.3.3 温湿度试验测试
  • 5.4 电磁兼容性试验（EMC）
  • 5.4.1 船舶电磁干扰机理
  • 5.4.3 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
  • 5.4.4 浪涌电压抗扰度试验
  • 5.4.5 静电放电抗扰度试验
  • 5.4.6 射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
  • 5.4.7 射频电磁场辐射抗扰度试验
  • 5.5 发射测量试验（EMI）
  • 5.5.1 传导发射测量
  • 5.5.2 外壳端口辐射发射测量
  • 5.6 其他硬件试验
  • 5.6.1 振动试验
  • 5.6.2 盐雾试验
  • 5.7 试验结论
  • 5.8 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 工作总结
  • 6.2 工作展望
  • 参考文献
  • 作者简历及在学期间所取得的科研成果

    • 相关论文文献

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