船用阀门智能监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于can总线的智能监控系统，尤其是基于can总线技术针对船舶上阀门的智能监控系统。
【背景技术】
[0002]本课题组成员在2011年曾设计了一套阀门监控系统，见图1。由于该设计不是很完善，无法很好的实现船用阀门监控，存在的问题有:
[0003]1.通信紊乱:设定一个阀门，其他阀门会同时动作或未按预定情况动作；
[0004]2.电机定位速度慢:在即将达到预定角度时会左右摆动；
[0005]3.两台上位机通信时会发生小概率的总线冲突。
[0006]出现这些问题的主要原因如下:
[0007]1.通信紊乱
[0008]由于阀门监控系统中有非常多的监控子节点(预估计可达100个)，因此监控系统中有大量的实时数据和报警数据的接收与上传。若未设计完善的通信管理任务，会发生通信紊乱。实际测试通信数据确实易发生紊乱事故。引起该现象的主要原因有:上位机通信任务的设计问题、USB转CAN模块长时间通信的稳定性以及阀门控制器本身设计问题等。
[0009]2.阀门的左右摆动
[0010]产生的原因主要有:现场工控环境的干扰、电源设计、ADC参考电源设计等硬件问题导致AD采集的偏差和抖动范围较大。
[0011]3.上位机通信冲突
[0012]由于两台上位机各自独立的高速访问通信总线，没有总线仲裁环节，故易发生总线冲突，导致上位机通信冲突。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是解决现有船用阀门控制系统中的不足，提供一种稳定可靠的船用阀门控制系统。
[0014]为了解决上述技术问题，本发明的船用阀门控制系统，包括控制终端a、控制终端b、主节点和服务器，所述主节点分别连接控制终端a、控制终端b和服务器，其特征在于还包括阀门控制器，所述阀门智能控制器，包括微控制器、can隔离芯片a、can收发器a、存储器，所述can隔离芯片a分别连接微控制器和can收发器a，所述存储器连接微控制器，还包括电流采集器、角度传感器、温度采集器、湿度采集器、压力采集器、电机控制器、显示器，所述电流采集器、角度传感器、温度采集器、湿度采集器、压力采集器、电机控制器、显示器均连接于微控制器，所述can收发器a连接主节点。
[0015]上述技术方案中所述控制终端a与主节点采用UART连接方式，所述控制终端b与主节点采用RS485连接方式，所述阀门智能控制器与主节点采用CAN总线连接方式。
[0016]上述技术方案中还包括can隔离芯片b、can收发器b，所述can隔离芯片b分别连接微控制器和can收发器b，所述can收发器b连接主节点。
[0017]上述技术方案中包括100个阀门控智能制器。
[0018]现有技术的阀门监控系统中多采用的方式是由一台主机通过RS485总线直接监控所有的阀门。这种方式存在很多弊端:
[0019]1.当需要多台主机同时并且独立的监控所有阀门节点时，较困难。若要实现多主机监控并不难，但是若要实现两台主机完全独立相互不干扰的检测和控制所有阀门信息却很难在这种方式上实现。因为不可避免的会存在通信“打架”事故。该种方式只能实现完全独立的单主机监控。
[0020]2.若发生紧急告警事故时，报警信息必须等到其被主机询问到的时刻方能将报警信息上传到主机。这对于字节的数目较多时对于这些紧急的告警信息将需要很长的时间才能被主机获取，使得系统反应很迟钝，不利于工业控制。
[0021]本发明的阀门控制系统的优点是采用阀门智能控制器、主节点、多监控主机即阀门控制器。三个关键部分实时获取控制信息，各自独立完成自己的监控任务，相互不干扰，共同实现了阀门智能监控系统。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中阀门控制系统控制流程示意图；
[0023]图2为本发明阀门控制系统控制流程示意图
[0024]图3为本发明阀门控制器结构图
【具体实施方式】
[0025]结合图2和3可知，本发明的一种船用阀门智能监控系统，包括控制终端al5、控制终端bl6、主节点18和服务器17，所述主节点18分别连接控制终端al5、控制终端bl6和服务器17。所述控制终端al5与主节点18采用UART连接方式，所述控制终端bl6与主节点18采用RS485连接方式，所述阀门智能控制器19与主节点采用CAN总线连接方式。
[0026]还包括阀门控制器19，所述包括阀门控制器19包括ARM的32位STM32微控制器1、can隔离芯片alO、can收发器all、can隔离芯片bl2、can收发器bl3、存储器14，所述can隔离芯片alO分别连接STM32微控制器I和can收发器all，所述can隔离芯片bl2分别连接STM32微控制器I和can收发器bl3，所述存储器14连接STM32微控制器I。
[0027]所述can收发器all和can收发器bl3均连接主节点18。
[0028]还包括电流采集器3、角度传感器4、温度采集器5、湿度采集器6、压力采集器7、电机控制器8、电加热装置9、LED显示器2，所述电流采集器3、角度传感器4、温度采集器5、湿度采集器6、压力采集器7、电机控制器8、电加热装置9、LED显示器2，均连接于STM32微控制器I。
[0029]本发明的船用阀门智能监控系统将嵌入式操作系统技术引入船用阀门监控系统，并由嵌入式操作系统实时管理阀门监控系统中各个复杂的任务结构，保证100个阀门子节点也就是阀门智能控制器与多台PC主机之间高效的通信模式。在引入嵌入式技术的同时将CAN现场总线技术代替传统的液体油路控制、485总线通信控制模式，克服了液体油路的复杂的空间结构及高昂的成本和485总线挂载子节点少、通信速率慢等缺点。文中设计的CAN总线智能节点保护电路即保障了较高的通信速率(不低于250K BPS)，同时设计了 CAN总线隔离技术、防雷技术、浪涌抑制等技术有效保护CAN总线接口，免受船舶上恶劣外界环境的干扰，保障通信的稳定性。
【主权项】
1.一种船用阀门智能监控系统，包括控制终端a、控制终端b、主节点和服务器，所述主节点分别连接控制终端a、控制终端b和服务器，其特征在于还包括阀门控制器，所述阀门智能控制器，包括微控制器、can隔离芯片a、can收发器a、存储器，所述can隔离芯片a分别连接微控制器和can收发器a，所述存储器连接微控制器，还包括电流采集器、角度传感器、温度采集器、湿度采集器、压力采集器、电机控制器、显示器，所述电流采集器、角度传感器、温度采集器、湿度采集器、压力采集器、电机控制器、显示器均连接于微控制器，所述can收发器a连接主节点。2.一种船用阀门智能监控系统，其特征在于所述控制终端a与主节点采用UART连接方式，所述控制终端b与主节点采用RS485连接方式，所述阀门智能控制器与主节点采用CAN总线连接方式。3.如权利要求1或2所述的一种船用阀门智能监控系统，其特征在于还包括can隔离芯片b、can收发器b，所述can隔离芯片b分别连接微控制器和can收发器b，所述can收发器b连接主节点。4.如权利要求3所述的一种船用阀门智能监控系统，其特征在于包括100个阀门控制器。
【专利摘要】本发明涉及一种船用阀门智能监控系统，包括控制终端a、控制终端b、主节点和服务器，所述主节点分别连接控制终端a、控制终端b和服务器，还包括阀门控制器，所述阀门控制器连接主节点。本发明的阀门控制系统的优点是采用阀门智能控制器、主节点、多监控主机即阀门控制器。三个关键部分实时获取控制信息，各自独立完成自己的监控任务，相互不干扰，共同实现了阀门智能监控系统。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN105573187
【申请号】CN201410620552
【发明人】张培建, 吴建国, 张堃, 申磊, 陆平, 秦磊, 杨晓伟, 王震
【申请人】南通大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年11月6日