基于ARM的嵌入式船舶电站控制装置的研究与设计VIP免费

嵌入式船舶电站控制装置的研究与设计时佳慧张敏（上海船舶运输科学研究所研究开发中心，上海200135）摘要：为了适应船舶的大型化、高速化和多用途的发展，船舶电力系统规模、容量更大、结构更复杂，电力系统工作的稳定性、安全性及可靠性的要求越来越重要，船舶电力设备的控制、监视和管理也要求更高。为了实现船舶电站可靠的运行、控制和管理，提高船舶机舱的自动化程度，本论文对基于ARM的嵌入式船舶电站控制装置进行研究和初步设计，采用先进的嵌入式计算机控制技术，提高了系统的集成程度、技术水平和可靠性。关键词：船舶电站，控制系统，嵌入式系统，ARM，柴油发电机组Research&DesignofMarinePowerStationandItsControlDeviceSHIJia-huiZHANGMin(R&DCenter,ShanghaiShip&ShippingResearchInstitute,Shanghai200135,China)Abstract:Inordertorealizetheneedsoflarge-scale,highspeedandmulti-purposeoftheshippowerstation,liablecontrolandsafeoperationandmaintenanceofshippowerstationismoreandmoreimportant,therequireofthecontrolmonitorandmanagingoftheelectricpowerstationishigher.Inordertorealizethereliablerunning,controllingandmanagingoftheshippowerstation,advancetheautomatizationoftheengineroom,thethesishasdesignedacontrollingdevicebasedonarm,whichcanincreasethereliabilityandeconomiceffect,usingadvancedembeddedcontroltechnology,computertechnologyandnetworkprogrammingtechnology.Keywords:ShipPowerStation，ControlSystem，EmbeddedSystem，ARM，DieselGeneratorSets0引言船舶电站是船用电能的生产中心，也是船舶重要的动力来源之一，它的工作质量直接影响全船的整体性能。随着科学技术的飞速发展，海上运输和现代装备需求的不断变化，对民用船舶和军用舰船的要求也在不断的更新和变化，船舶正在向着大型化、高速化和自动化的方向发展。对舰船电站监控技术提出了更高的要求。国外对船舶电站监控技术的研究起步比较早，一些具有先进实验室的主要造船国家的研究机构和高校都在开展相应的研究工作，比如代表国际水平的美国加州大学、俄罗斯的圣彼得堡海洋技术学院、日本的长崎综合科技大学、德国的洪堡大学、乌克兰的尼古拉耶夫造船学院等。这些实验装置可进行电站集中控制的分析、实验与设计等课题研究。实验室具有一流的设备和充足的科研经费支持，并有很多高级科技人员参与一些重要课题的研1究，从而推动了电站集中控制的研究和发展。我国研究船舶电站监控系统的机构也比较多，但由于船舶电站系统的复杂性和高额的研发成本，国内的产品和世界主要造船国家相比，还存在着较大的差距。我国的船舶电站监控系统总体上还处于研究阶段，加上技术不先进，未能与国际接轨，达不到国际船舶规范要求，因此尚不具备全面投入使用的能力。造成我国在该领域落后的主要原因是技术支持不够和研究工作跟不上，因此，我国更应该加强船舶电站监控技术的研究。1船舶电站控制装置的组成和功能随着船舶自动化程度的不断提高，电站自动化也必然由局部的，就地的控制发展到综合的，集中的控制，并成为机舱自动化以至船舶自动化的重要组成部分。电站的综合控制系统实现的主要功能一般有：电站自动控制，自动监测报警和安全保护三个部分。(1)控制功能：能够自动处理电站出现的一般故障、严重故障，电站功率的自动管理以及电压、频率的恒定和柴油发电机组的自动起动、并车，解列等各项控制功能。所谓自动处理是指，当系统发生故障时，控制系统可自动地使处于备用状态的发电机组立即起动，自动准同步投入电网运行；并网成功后，发生故障的机组将负荷降低至不大于额定功率的20%时，自动脱离电网。(2)监测报警功能：自动监测报警系统的任务首先是自动地实时监测电站各设备运行参数和运行状态，这些设备包括机组原动机、发电机、配电系统的机械参数、电气参数和运行状态，监测量可以是模拟量，也可以是开关量。其次，自动监测报警系统将监测量的监测结果时时与事先设定的限定值进行比较，当被测量越限时，将会发出相应的声光报警信号，并设有相应的报警应答装置。最...