基于CAN總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現的船舶電站自動(dòng)控制系統

2．4帶 CAN總線(xiàn)的執行器
MCU的 I/O口可以配置為輸出，根據需要將相應的 I/O配置成輸出后，接到光電耦合單元，其輸出再經(jīng)過(guò)三極管驅動(dòng)繼電器實(shí)現繼電器的輸出。執行器的控制為其控制電源經(jīng)過(guò)繼電器的觸點(diǎn)后送到執行器上，控制其正反運轉實(shí)現相應的調節，或控制電磁閥回路的通斷等。在一些特殊場(chǎng)合，MCU的輸出可經(jīng)過(guò)光電耦合后再經(jīng)三極管驅動(dòng)MOSFET，實(shí)現 PWM的調節控制，或有關(guān)的執行器件的動(dòng)作調節。

3. 帶CAN總線(xiàn)接口的各種控制器
帶 CAN總線(xiàn)的控制器 CAN接口與上述 MCU的相同，在控制器中，輸入輸出不是主要的，主要的是 MCU的運算能力，存儲能力，控制能力，顯示驅動(dòng)等，所以考慮使用的 MCU為 PIC系列中較為高端的MCU，其硬件電路也大同小異，除與圖 3使用 CAN接口電路相同外，另外為配合需要使用了一些帶I 2C的擴展電路，如EEPROM，時(shí)鐘電路等，如圖5所示，其中SCL,SDA為 MCU中自帶的 I 2C的接口，定義為時(shí)鐘線(xiàn)和數據線(xiàn)，A0,A1,A2為相同器件同時(shí)使用時(shí)的選擇信號，由 MCU控制，U3為時(shí)鐘芯片DS1307,與為時(shí)鐘源晶振，24C08為I 2C接口的EEPROM。如需要其他功能，可以在原來(lái)I 2C總線(xiàn)接口電路上再擴展。在此硬件基礎上，通過(guò) CAN接受總線(xiàn)上的信息，各控制器按其需要的功能編制相應的軟件，并將相應的輸出信號通過(guò) CAN發(fā)送到對應的輸出 CAN接口模塊去?？刂破靼淳唧w位置和功能分成發(fā)動(dòng)機控制器、自動(dòng)調壓及無(wú)功調節控制器、配電保護控制器、同步并車(chē)控制器、電能管理控制器等。
4．冗余控制技術(shù)

除主要的電能管理控制器 PMU外，設計的其他幾個(gè)控制器的硬件電路接近，實(shí)現的功能不同，但是可以通過(guò)軟件實(shí)現相互間的控制冗余，所以在實(shí)際設計中，每個(gè)控制器內設計
成兩套控制程序，正常情況下，一套本身主要的程序在工作，另一套作為其它控制器的備用在讀取 CAN總線(xiàn)上的數據，但是備用的程序不作輸出動(dòng)作。當系統中某控制器故障出現時(shí)，CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )上無(wú)該控制器正常工作的心跳信號后，作為它備用的控制器將其備用的程序喚醒工作并輸出，以替代故障的控制器，同時(shí)在工作的控制器上出現相應的顯示。系統設計中各控制相互冗余備用的關(guān)系如表 1所示，其中電能管理控制器可以作為其他控制器的備用。

除控制器具備的冗余外，前述 CAN總線(xiàn)均采用雙 CAN接口，實(shí)際線(xiàn)路也是對應的雙 CAN網(wǎng)絡(luò )，其中一個(gè) CAN總線(xiàn)出現故障后，系統可以自動(dòng)啟用備用 CAN網(wǎng)絡(luò )，從而實(shí)現 CAN總線(xiàn)的冗余控制。
5. 結論
船舶電站控制系統采用分布式結構 , 硬件設計標準化，軟件設計模塊化，使整個(gè)系統設計組合較為靈活，這種設計方法對于其他項目的研制也具有一定參考價(jià)值。系統實(shí)際運行效果良好，工作可靠，說(shuō)明 CAN總線(xiàn)技術(shù)在船舶電站中的使用是成功的，并可推廣使用。
本文創(chuàng )新點(diǎn)：昀初開(kāi)發(fā)的 CAN協(xié)議被運用于汽車(chē)制造領(lǐng)域，現把 CAN技術(shù)移植到船舶電站的控制方面，實(shí)現了船舶電站的無(wú)人操縱、過(guò)程自動(dòng)控制及遠程監控，提高了船舶自動(dòng)化程度，改善了系統性能。