冗余CAN总线在船用发动机控制系统中的应用研究

作     者：王利英 

作者单位：哈尔滨工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马修真

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主      题：CAN总线 现场总线控制系统(FCS) 冗余 容错技术 

摘      要：本课题源于海军的研制项目，研制对象是从德国MTU引进的船用发动机综合控制系统(ECS)，研制目的是消化、吸收MTU的核心技术，进而为我国研制具有自主知识产权的柴油机控制系统提供技术支持。 本课题主要研究对象是ECS中的一个通信接口(ECI)，其在系统中主要负责上层遥操系统与底层发动机控制系统之间的可靠通信和人机对话。由于上层系统采用CAN总线进行通信，下层发动机控制系统内部设备之间采用RS-422总线通信，所以，保证上下层可靠通信的前提是通信模式转换，这也是本课题的主要任务之一;其次，上下层均采用了冗余总线进行通信，所以协调两总线进行数据收发是本课题的另一任务。课题以下工作主要围绕这两大任务进行展开。 论文首先在明确课题功能要求后对ECI内部的主要功能部件和可能的结构部局进行了初步规划，然后利用可靠性指标和二模冗余技术对各种可能的结构进行了可靠性分析和比较，从中选择出可靠性最高的并——串联混合冗余结构作为ECI方案定型的最后依据。在此基础上，综合利用容错技术中的故障检测、切换技术和CAN总线技术为ECI设计了硬件冗余监控电路和通信模式转换软件。最后借助各种调试工具对软硬件进了联调试验以验证整个方案设计的合理性。 通过联调过程中的可视化窗口和人为扰动所引发的报警指示装置的实时配合可以证明将CAN总线技术和容错技术应用于柴油机控制系统可增强系统的可靠性和实时性。