通信技術(shù)中船舶電子網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)用
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摘要:在現(xiàn)代的通信技術(shù)中，總線通信已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)設(shè)備的控制中，在面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的船舶電子系統(tǒng)時(shí)，采用先進(jìn)的總線通信技術(shù)，能夠?qū)Ω黜?xiàng)設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化的通信控制，尤其是在船舶的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸中，總線通信能夠提供非常高的穩(wěn)定性和通信速率。本文主要介紹了總線通信的技術(shù)原理，并設(shè)計(jì)了一種船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)螺旋槳進(jìn)行控制，進(jìn)行通訊技術(shù)的驗(yàn)證；最后，對(duì)該總線的控制硬件進(jìn)行綜合優(yōu)化，大大提高了CPU的使用效率，有效降低了船舶通信的成本。
關(guān)鍵詞：總線；電子系統(tǒng)；優(yōu)化
0引言
在船舶電子系統(tǒng)運(yùn)行中，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的建設(shè)尤為重要，其與船舶電子系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生直接關(guān)聯(lián)，因此，要重視網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)工作，合理應(yīng)用總線通信技術(shù)，改善網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的體系架構(gòu)，明確優(yōu)化方向，提高船舶電子網(wǎng)絡(luò)的性能。
1船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中螺旋槳控制架構(gòu)工作原理
對(duì)于螺旋槳而言，其基本參數(shù)的控制屬于整個(gè)船舶電子控制網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分。而在螺旋槳旋轉(zhuǎn)期間，對(duì)槳葉的控制一直屬于技術(shù)難點(diǎn)，將其融入到船舶的電子網(wǎng)絡(luò)中，有利于提高其控制能力。在計(jì)算J=h1D=VmD船用螺旋槳的工作狀態(tài)時(shí)，可以將D表示為船槳的直徑，也就是螺旋槳槳葉在運(yùn)行中邊緣經(jīng)過(guò)的圓圈的直徑。在液體環(huán)境中，螺旋槳旋轉(zhuǎn)一周的前進(jìn)距離為h1，如果螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度為m，在水中運(yùn)行的行進(jìn)速度為V，可以利用公式v=h1×m計(jì)算得到。在分析螺旋槳旋轉(zhuǎn)1周所前進(jìn)的距離與直徑的關(guān)系的時(shí)候，可以將其比值表示為：。該比值從一定程度上反映了螺旋槳的工作效率。
2電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需求分析
我國(guó)在船舶行業(yè)發(fā)展方面，已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用電子控制系統(tǒng)，但是，仍然存在一些運(yùn)行問(wèn)題，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的使用效果。主要因?yàn)榇八褂玫淖詣?dòng)化監(jiān)控技術(shù)長(zhǎng)期滯后，各種系統(tǒng)之間不能夠兼容，大大浪費(fèi)了各種網(wǎng)絡(luò)資源，無(wú)法提高控制信號(hào)的處理能力。通過(guò)采用電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠降低手工操作的需求，極大的避免了人為的失誤。采用自動(dòng)化的總線通信技術(shù)，有利于促進(jìn)船舶電子控制網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)的良好發(fā)展，改善電子系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制[1–3]。在系統(tǒng)運(yùn)行中，多采用了BUS技術(shù)，需要建立專門(mén)的船舶電子通信系統(tǒng)，以減少傳統(tǒng)電子系統(tǒng)中存在的固有缺陷。但是，該系統(tǒng)的使用，還是會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，例如：缺乏一定的信號(hào)集成能力，系統(tǒng)集成性較差，難以提高其運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的缺陷會(huì)受到廣泛重視，而總線通信技術(shù)從一定程度上克服了這樣的缺陷。
3總線通信技術(shù)在船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用措施
在船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架工作中，需要做好硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)工作，制定完善的軟硬件設(shè)計(jì)方案，根據(jù)管理工作要求，建立先進(jìn)的工作機(jī)制，創(chuàng)新軟硬件的設(shè)計(jì)形式，提高技術(shù)應(yīng)用效率。Profibus−dp1.5MBpsRS−485WindowsS7−313Profibus−dp在硬件設(shè)計(jì)中，使用總線通信協(xié)議，構(gòu)成高效的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在多個(gè)主要系統(tǒng)混合建設(shè)基礎(chǔ)上，將通信速率設(shè)定為，網(wǎng)絡(luò)中主要使用型號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)器。在控制過(guò)程中，設(shè)置監(jiān)控預(yù)警機(jī)制，并采用服務(wù)器，以提高系統(tǒng)的兼容性。同時(shí)，在輔助操作單元的設(shè)計(jì)時(shí)，要重點(diǎn)考慮電子系統(tǒng)的兼容性，本文主要使用PLC系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行控制，然后構(gòu)成了總線控制網(wǎng)絡(luò)。MCGSMicrosoftWindows100在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，要重視上位機(jī)電子系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，其中涵蓋了數(shù)據(jù)、警告、流程與動(dòng)畫(huà)顯示等處理層面，通過(guò)合理的優(yōu)化，可以快速提高船舶電子網(wǎng)絡(luò)的控制能力，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。在監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，可以引進(jìn)國(guó)內(nèi)先進(jìn)的組態(tài)工具軟件系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)在現(xiàn)代化船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中具有重要的地位，然后基于設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)單元，建立流程管理、動(dòng)畫(huà)顯示、信息輸出、數(shù)據(jù)處理等模塊體系，在遠(yuǎn)程控制技術(shù)的支持下，大大提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力[4,5]。下面介紹一種線性擬合優(yōu)化技術(shù)，也稱為多元線性回歸優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的眾多參量進(jìn)行綜合處理，能夠顯著改善總線通信的效率。假設(shè)系統(tǒng)存在變量x1,x2,•••,xm，其中輸出函數(shù)y具有n組變量。x11,x12,•••,x1my1x21,x22,•••,x2my2••••••xn1,xn2,•••,xnmy3，(1)上述矩陣描述了y關(guān)于x1,x2,•••,xm的擬合函數(shù)。進(jìn)行線性化處理后，得到y(tǒng)=a0+a1x1+a2x2+•••+amxm+e，(2)其中，系數(shù)a0,a1,a2,•••,am可根據(jù)系統(tǒng)的最優(yōu)化二乘法確定。
4結(jié)語(yǔ)
上文總結(jié)了總線通信技術(shù)在船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的應(yīng)用方式，提出軟件與硬件的設(shè)計(jì)建議，為其發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由此可見(jiàn)，在未來(lái)發(fā)展中，船舶電子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)計(jì)前景良好，能夠全面發(fā)揮總線通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
作者:王蕾 單位:南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
