發(fā)布時(shí)間：2017-09-06 23:03

  本文關(guān)鍵詞：船舶分油機(jī)主控單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：“工業(yè)4.0”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“中國(guó)制造2025”等的新概念被接連提出,開(kāi)啟了互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)發(fā)展新的接力賽。船舶行業(yè)也正在急切的尋找新環(huán)境下的準(zhǔn)確定位,實(shí)現(xiàn)船舶智能化成了時(shí)代發(fā)展大背景下新的研究課題。本文首先研究了國(guó)內(nèi)外船舶燃油凈化系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀,當(dāng)前主流的船用分油機(jī)均采用單片機(jī)作為主控芯片,實(shí)時(shí)性不夠強(qiáng),操控界面不夠友好。針對(duì)這些不足,提出了以ARM系列CortexTM-M3內(nèi)核的STM32嵌入式處理器作為主控制系統(tǒng)的核心,內(nèi)部移植μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng),外圍配置以太網(wǎng)接口,CAN總線(xiàn)接口、以及串口通信模塊,既滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸,又滿(mǎn)足上位機(jī)監(jiān)控及組網(wǎng)便捷的需求。分油機(jī)主控單元的結(jié)構(gòu)可以分為三層,信號(hào)采集控制層、網(wǎng)關(guān)層以及監(jiān)測(cè)控制層。設(shè)計(jì)工作以此三層構(gòu)架進(jìn)行,以完成分油機(jī)主控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。信號(hào)采集控制層主要包含分油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的分布式數(shù)字量的輸入、輸出(起停信號(hào)和聲光報(bào)警等),模擬量的輸入、輸出(溫度、黏度和流量等信號(hào))模塊�，F(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)采集模塊進(jìn)行冗余設(shè)計(jì),增加信號(hào)采集的可靠性。網(wǎng)關(guān)層主要用于數(shù)據(jù)采集層與監(jiān)測(cè)控制層的通信。采用TCP/IP硬件協(xié)議棧,通過(guò)UDP協(xié)議傳輸,實(shí)現(xiàn)串口網(wǎng)口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,通過(guò)以太網(wǎng)連接交換機(jī)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)分油機(jī)的同時(shí)監(jiān)控。預(yù)留串行總線(xiàn)接口用于監(jiān)測(cè)報(bào)警信號(hào)的接收和處理。監(jiān)測(cè)控制層的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)以DGUS作為開(kāi)發(fā)平臺(tái),開(kāi)發(fā)出船舶分油機(jī)主控單元的圖形化控制軟件,以實(shí)現(xiàn)船舶分油機(jī)自動(dòng)起停、自動(dòng)分油、聲光報(bào)警、自動(dòng)排水排渣、待分油的進(jìn)口溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能�；谇度胧较到y(tǒng)的分油機(jī)控制系統(tǒng)的多線(xiàn)程和多級(jí)中斷機(jī)制,可以很好滿(mǎn)足控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求,觸摸屏作為人機(jī)交互界面,使分油機(jī)的顯示和參數(shù)設(shè)置更加便捷；成本低,穩(wěn)定性好,易于實(shí)現(xiàn)模塊化、網(wǎng)絡(luò)化,對(duì)進(jìn)一步船舶分油機(jī)智能化的研究有重要意義。
【關(guān)鍵詞】：分油機(jī)主控單元 嵌入式 μC/OS-Ⅱ 實(shí)時(shí)性
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U664
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究的背景10-13
• 1.1.1 船舶分油機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 嵌入式系統(tǒng)概述11-13
• 1.2 課題研究的目的及意義13
• 1.3 課題的主要工作13-15
• 第2章 船用分油機(jī)控制系統(tǒng)15-28
• 2.1 船舶重油凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成15-17
• 2.2 分油機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理17-21
• 2.2.1 船用分油機(jī)的組成17-19
• 2.2.2 分油機(jī)的工作原理19-21
• 2.3 待分燃油進(jìn)機(jī)溫度控制理論21-24
• 2.3.1 PID控制理論21-23
• 2.3.2 待分油溫度程序化控制23-24
• 2.4 分油機(jī)自動(dòng)控制過(guò)程24-28
• 2.4.1 分油機(jī)控制單元的結(jié)構(gòu)組成25
• 2.4.2 分油機(jī)的控制時(shí)序25-28
• 第3章 信號(hào)采集單元總體設(shè)計(jì)28-51
• 3.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 嵌入式微處理器選型29-34
• 3.2.1 ARM系列Cortex~(TM)-M3概述30-32
• 3.2.2 STM32F103系列微處理器簡(jiǎn)介32-34
• 3.3 電源模塊設(shè)計(jì)34-36
• 3.4 數(shù)字量信號(hào)輸入輸出(DI&DO)單元硬件設(shè)計(jì)36-39
• 3.5 模擬量信號(hào)輸入輸出(AI&AO)單元硬件設(shè)計(jì)39-40
• 3.6 串行通信模塊的電路設(shè)計(jì)40-42
• 3.7 以太網(wǎng)接口與串口轉(zhuǎn)換電路模塊設(shè)計(jì)42-47
• 3.7.1 以太網(wǎng)通信原理及優(yōu)勢(shì)42-43
• 3.7.2 串口網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方案43-46
• 3.7.3 轉(zhuǎn)換器PCB電路圖的設(shè)計(jì)46-47
• 3.8 觸摸屏人機(jī)交互設(shè)計(jì)47-48
• 3.9 SD卡接口電路設(shè)計(jì)48-49
• 3.10 E~2PROM和聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)49-51
• 第4章 主控制單元軟件設(shè)計(jì)51-73
• 4.1 以太網(wǎng)-串口轉(zhuǎn)換器的軟件設(shè)計(jì)51-54
• 4.2 嵌入式μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)移植54-58
• 4.2.1 嵌入式μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)簡(jiǎn)介54-55
• 4.2.2 μC/OS-Ⅱ的移植55-58
• 4.3 主控單元的任務(wù)設(shè)計(jì)58-68
• 4.3.1 控制單元主程序設(shè)計(jì)58-60
• 4.3.2 控制單元子程序的任務(wù)設(shè)計(jì)60-68
• 4.4 分油機(jī)系統(tǒng)交互設(shè)計(jì)68-73
• 4.4.1 上位機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)與通信68-70
• 4.4.2 分油機(jī)觸摸界面設(shè)計(jì)70-73
• 第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試73-78
• 5.1 分油機(jī)信號(hào)發(fā)生器73-74
• 5.2 分油機(jī)主控制系統(tǒng)實(shí)物展示74-75
• 5.3 主控單元通信協(xié)議的設(shè)計(jì)75-76
• 5.4 控制系統(tǒng)功能展示76-78
• 5.4.1 分油機(jī)起動(dòng)過(guò)程76
• 5.4.2 分油機(jī)分油及排渣76
• 5.4.3 分油機(jī)監(jiān)測(cè)報(bào)警及參數(shù)顯示76-78
• 第6章 結(jié)論與展望78-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 附錄A83-85
• 附錄B85-87
• 學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文87-88
• 致謝88-89
• 作者簡(jiǎn)介89

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本文編號(hào)：805948