[实用新型]一种基于CAN总线的双燃料船舶分布式监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于CAN总线的双燃料船舶分布式监控系统，用于实时监视并控制多台柴油/LNG双燃料发动机。

背景技术

随着嵌入式技术和现场总线技术的发展，分布式监控系统的应用日益广泛。柴油/LNG双燃料船舶加装ECU的同时，需要一套监控系统作为人机交互的接口来对电控系统提供可视化支持。

CAN总线结构简单、可靠性好、通信速率高，具有基于优先权的多主工作方式，非破坏性的基于线路竞争的仲裁机制等特点，当传输距离为40m时，最大传输速率可达1Mb/s，作为上、下位机的“桥梁”，实现各节点间实时、可靠的数据通信任务。

本实用新型涉及的双燃料船舶分布式监控系统基于CAN总线技术，支持J1939、CCP等协议，可选择通用标准或专用协议。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提出一种便携、可靠、通用的双燃料监控系统，能够克服现有系统在人机交互方面的不足，同时便于发动机ECU前期标定测试和后期维护运行。

本实用新型所采用的技术方案为：一种基于CAN总线的双燃料船舶分布式监控系统，包括设置在发动机上的传感器以及执行器、挂载于CAN总线的上机位HMI和设置在机舱内的下机位ECU；所述的下机位ECU与对应的发动机之间通过传感器进行信号传输；所述的ECU接收的信号通过CAN总线传输至上位机HMI；所述的上位机HMI通过其上的通信接口将数据导出。

进一步的说，本实用新型所述的下位机ECU包括带有CAN控制器的MCU以及CAN总线收发器；所述的MCU内部集成有两个CAN总线协议控制器；所述的两个CAN总线协议控制器的其中一个总线协议控制器作为监控主信道；两个CAN总线协议控制器中的另一个总线协议控制器在开发测试阶段，作为标定及Bootloader信道使用；在正常运行阶段则作为监控备用信道使用。所述的MCU通过串行数据输出引脚和串行数据输入引脚与CAN总线收发器连接。

本实用新型所述的上位机HM上的通信接口包括以太网、RS232/485或USB接口；所述的传感器包括：转速传感器、排气温度传感器、水温传感器、燃气温度传感器、燃气压力传感器、气化温度传感器、储罐压力传感器、储罐液位传感器和可燃气体浓度传感器；所述的执行器包括冷却风扇、喷气阀、排空阀和油门拉线。

本实用新型的组态是HMI上电开机后的操作界面，是实现人机交互的窗口，操作人员通过其可以直观地监视和控制发动机运行。组态共设计有主界面、安防监控、表盘显示、历史曲线等六个窗口。后台程序的任务是数据管理、通信控制和交互处理，HMI通过CAN自定义协议来接收监视数据和发送控制命令。

上位机HMI设计应用EV5000组态编辑软件，下位机ECU程序基于模型设计(MBD)自动生成代码后下载到单片机中。上位机HMI由外部24V蓄电池供电，下位机ECU由外部12V蓄电池供电，内置电源管理模块，以对电压进行监视，并作出修正。

本实用新型具有如下功能：

显示功能：实时显视示发动机实际运行参数、性能指标；

监视功能：在线自动监视数据范围，超上下限闪烁，火灾报警；

控制功能：手动进行模式切换、风扇开关及紧急停机等触摸控制；

记录功能：运行参数、状态记录和历史数据保存。

本实用新型除了对燃气温度、燃气压力、瞬时气量、气化温度、储罐温度、储罐压力等数据进行实时监测和超限值闪烁提醒外，还设置了燃气气量限制及燃气泄漏报警功能。

本实用新型的有益效果是：监控系统为整套电控系统提供可视化支持，实现同时对两台发动机的实时监控，提高双燃料发动机的实用性、可操作性和安全性；CAN总线在船舶领域内的扩展应用，推进了分布式监控系统的实现。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为监控系统总体结构；

图2为CAN总线收发器原理图；

图3为监视数据接收流程；

图4为控制命令发送流程；

图5为ODT#3发送模型；

图6为燃气泄露报警Stateflow逻辑。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。