基于ＣＡＮ總線和分布式結(jié)構(gòu)的船舶電站多種發(fā)電方式仿真

夏永明　劉佳佳

摘 要：為進行船舶電站仿真系統(tǒng)中多種發(fā)電方式聯(lián)合運行的研究及管理、操作、訓(xùn)練，實現(xiàn)多個學(xué)員的同時教學(xué)和實操,克服集中型仿真系統(tǒng)缺點，對船舶電站多種發(fā)電方式聯(lián)合運行仿真采用分布式結(jié)構(gòu)，由下位機完成各自的柴油發(fā)電機組、軸帶發(fā)電機組、透平發(fā)電機組的仿真，并由上位機實現(xiàn)電力管理，通過CAN總線通信實現(xiàn)多種發(fā)電方式聯(lián)合運行.對CAN總線運行過程中偶爾出現(xiàn)通信失敗的狀況進行分析，從而改進CAN總線通信接口硬件/軟件的設(shè)計，提高CAN總線性能，使其更好地運用于該仿真系統(tǒng).結(jié)果表明該設(shè)計方法提高仿真設(shè)備的實時性、可靠性,改善系統(tǒng)性能.

關(guān)鍵詞：船舶電站； 多種發(fā)電方式； 分布式結(jié)構(gòu)； CAN總線

中圖分類號：TM31； TP274； TP393； N945文獻標志碼：A

Simulation on multiple power-generating approaches of

marine power station based on CAN bus and distributed structure

XIA Yongming, LIU Jiajia

(Merchant Marine College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China)

Abstract： To implement the study, management, operation and training of union operation of multiple power-generating approaches in marine power station simulation system, realize the teaching and operation for several students at the same time, and overcome the disadvantages of centralized simulation system, distributed structure is used to implement the simulation system for union operation of multiple power-generating approaches in marine power station. In this system, the simulation of diesel generators, shaft generators and exhaust-gas turbine generators is implemented in bottom machines, while the electric power is managed by upper machines. The union operation of multiple power-generating approaches is implemented by network communication based on CAN bus. Through the analysis on the network communication failures that occasionally happen in CAN bus, the hardware/software of CAN bus communication interfaces is designed more reasonably and the performance of CAN bus is improved. So the improvement makes CAN bus better applied in the simulation system. The results show that it enhances the real-time capability and reliability of the simulation equipment and the system performance is improved.

Key words： marine power station；multiple power-generating approaches；distributed structure；CAN bus

0 引 言

隨著航運事業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，越來越多的船舶電站發(fā)電形式,除以柴油機作原動力的發(fā)電方式外，還有船舶推進主機軸帶發(fā)電機發(fā)電方式和廢氣透平發(fā)電機發(fā)電方式.3種發(fā)電方式經(jīng)濟效益以及其組合方式是世界各國航運界關(guān)心和研究的問題.

為適應(yīng)節(jié)能和安全航行，軸帶發(fā)電機工作狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換，既可發(fā)電，又可驅(qū)動推進器，提高船舶安全性，是個值得研究的新內(nèi)容.另外，軸帶發(fā)電機發(fā)電方式和廢氣透平發(fā)電機發(fā)電方式因控制設(shè)備較復(fù)雜，操作、管理方面要求較高，需對學(xué)生和船員進行教學(xué)培訓(xùn).因此，需對船舶電站多種發(fā)電方式聯(lián)合運行進行仿真.該系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，與實際控制設(shè)備一致，在可靠性、靈活性以及可維護性等方面，與集中型計算機仿真系統(tǒng)相比具有明顯的優(yōu)越性.

［1］

1 船舶電站仿真系統(tǒng)基本組成

根據(jù)發(fā)電機組的實際設(shè)備、熱力系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及電力生產(chǎn)過程等建立數(shù)學(xué)模型，并在計算機上運算，通過I/O接口與電站物理效應(yīng)設(shè)備，即電站的報警、監(jiān)視、操作和控制等設(shè)備相連接構(gòu)成仿真裝置.船舶電站仿真系統(tǒng)全部功能在硬件基礎(chǔ)上由軟件實現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成見圖1.

（1）仿真微型計算系統(tǒng).它是仿真系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ),包括工控機、單片微型計算機和通信接口系統(tǒng).

(2)監(jiān)視仿真設(shè)備學(xué)員臺.使管理人員熟悉DCS和DAS 2種不同的監(jiān)視和控制方式，可以同時對多個學(xué)員進行培訓(xùn).

（3）主配電屏和應(yīng)急配電屏.二者是仿真系統(tǒng)的物理仿真模型，是培訓(xùn)人員和仿真發(fā)電機組之間與真實船舶電站完全一致的人機交互界面.

（4）環(huán)境仿真.包括聲響、燈光等設(shè)備.電網(wǎng)失電，小應(yīng)急、大應(yīng)急照明狀態(tài)直接通過燈光表現(xiàn)，利用多媒體技術(shù)用音響仿真發(fā)電機組運行，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺.

（5）教員臺.教員通過其來控制仿真運行，設(shè)置各種仿真故障，指導(dǎo)學(xué)員培訓(xùn)及記錄培訓(xùn)操作過程.

仿真系統(tǒng)一般還包括用來開發(fā)、調(diào)試、修改和維護仿真軟件的工程師站，在本系統(tǒng)中為簡化設(shè)備，不專設(shè)工程師站，其功能由計算系統(tǒng)中的工控機工作站實現(xiàn).

船舶電站仿真硬件系統(tǒng)中，工控機和單片微型計算機由CAN總線連接，單片機控制系統(tǒng)可獨立完成對船舶電站各不同類型發(fā)電機仿真設(shè)備的控制，而工控機和學(xué)員臺電站監(jiān)視控制設(shè)備由以太網(wǎng)連接，通過有關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信軟件實現(xiàn).另外，船舶電站仿真系統(tǒng)既可獨立進行仿真，又可置于輪機模擬器作輪機機艙整體仿真，主機仿真系統(tǒng)和副機仿真系統(tǒng)也通過以太網(wǎng)連接.

本文主要介紹分布式仿真系統(tǒng)的CAN通信接口軟/硬件結(jié)構(gòu)，對現(xiàn)有CAN總線接口和軟件設(shè)計進行改進，進一步發(fā)掘CAN總線控制器功能，提高現(xiàn)有CAN總線性能.

2 仿真系統(tǒng)的CAN總線結(jié)構(gòu)

2.1 CAN總線的智能節(jié)點

CAN總線由節(jié)點和通信鏈路組成.船舶電站仿真系統(tǒng)的節(jié)點有上位機、下位機2種.在分布式系統(tǒng)中，上、下位機分工明確，下位機負責數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場處理和通信，上位機通常以Windows系統(tǒng)為操作平臺進行綜合管理.下位機主要有嵌入式單板電腦，可編程控制器PLC，DSP和單片機.由于單片機體積小、生產(chǎn)量大、技術(shù)成熟，主要應(yīng)用于控制領(lǐng)域，因此習(xí)慣把單片機稱為微控制器(MicroController Unit，MCU).在船舶電站分布式仿真中，下位機選擇單片機.［2］

2．1．1 合理的MCU方案

8051單片機應(yīng)用時間長，應(yīng)用面廣，且新型8051單片機在技術(shù)和集成度上大幅提高；各種串口的集成使得單片機能更好地與外部通信；在線下載、在線可編程和在線調(diào)試等技術(shù)的出現(xiàn)，大大方便系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試.因此，采用國內(nèi)流行的基于89C52單片機的控制板對多種發(fā)電方式聯(lián)合仿真的船舶電站進行分布式控制，提高可靠性，改善系統(tǒng)性能.開發(fā)平臺采用Keil C51 μVision 2，用C語言編程，支持A51宏匯編，內(nèi)嵌的仿真調(diào)試軟件可采用模擬仿真和實時在線仿真的方式，嵌入式編程容易.

2．1．2 MCU外圍器件

實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Data Acquisition System，DAS）監(jiān)視和控制方式仿真需要用物理-數(shù)學(xué)仿真方法.將系統(tǒng)的一部分以數(shù)學(xué)模型描述，并將其轉(zhuǎn)化為仿真計算模型；另一部分以實物（或物理模型）方式引入仿真回路.

為實現(xiàn)仿真的真實性，必須在控制面板上安裝各種儀表、數(shù)字顯示裝置、開關(guān)和指示燈，通過I/O接口連接到微機系統(tǒng)，實現(xiàn)物理仿真.單片機I/O接口中主要有：開關(guān)量I/O接口、D/A轉(zhuǎn)換接口、鍵盤控制芯片和液晶顯示模塊.

2.1.2.1 D/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計

配電板有各種儀表涉及到D/A轉(zhuǎn)換接口設(shè)計，如發(fā)電機控制屏上的功率表、電流表、電壓表和頻率表.對于輸出通道模擬，目前最普遍的是片/路方式.由于儀表較多，如采用片/路方式，價格將倍增，因此采用單片/多路方式，接口使用HI-506多路轉(zhuǎn)換、AD585樣值采樣保持、LF444驅(qū)動輸出.數(shù)據(jù)在傳送到轉(zhuǎn)換器前先寫到鎖存器中，這樣數(shù)據(jù)可以分別載入，但分時轉(zhuǎn)換.為保證轉(zhuǎn)換驅(qū)動輸出的電壓或電流穩(wěn)定不變，在多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路之后接入AD585樣值保持電路，并定時對保持的數(shù)值刷新.

控制屏上各種儀表的輸入電量不同、數(shù)值的范圍也不同，這里采用統(tǒng)一的4~20 mA電流表，按要求設(shè)計功率表、電流表、電壓表和頻率表表面，既達到仿真要求，又使I/O接口輸出信號標準統(tǒng)一.如果選擇0~10 V或0~5 V電壓表可使I/O接口電路更簡單，但由于導(dǎo)線電阻和接點的接觸電阻等原因影響儀表顯示數(shù)值，從而影響仿真效果.因此，電量設(shè)置為4~20 mA電流.

2.1.2.2 液晶顯示器設(shè)計

液晶顯示器作為用戶界面接口給用戶傳遞視覺信息.液晶顯示器有很多種，在中規(guī)模圖形液晶顯示模塊中，內(nèi)置T6963控制器的MGLS240128液晶顯示模塊目前較為常用.為使用MCU操作，采用1片512 KB的存儲器存儲全部的國標16×16點陣、8×16的ASCII碼點陣以及漢字語句編碼數(shù)據(jù).

MGLS240128模塊由液晶顯示控制器T6963C等組成，其最大的特點是具有獨特的硬件初始值設(shè)置功能，顯示驅(qū)動所需的參數(shù)如占空比因數(shù)、驅(qū)動傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行以及字符的字體選擇等均由引腳電平設(shè)置，這樣在初始化上電時就基本完成設(shè)置，軟件操作的主要精力就可以全部用于顯示畫面的設(shè)計.

2.1.2.3 開關(guān)量I/O設(shè)計

控制面板上除儀表、數(shù)字顯示裝置、調(diào)節(jié)旋紐外,還有大量指示燈、選擇開關(guān)和按鈕開關(guān)，這些都是開關(guān)量的I/O.開關(guān)量對應(yīng)計算機內(nèi)的1位（bit）二進制數(shù)表示，處理這些開關(guān)量要注意隔離驅(qū)動和壓縮I/O端口，這樣可以減少設(shè)備投資.

輸出開關(guān)量主要用于指示燈，控制強電執(zhí)行電器.指示燈（指示運行工況和故障情況）一般工作電壓為12~24 V，工作電流大于50 mA，所以這些開關(guān)量的輸出必須隔離驅(qū)動，用光電耦合器件和外圍驅(qū)動器如MC 1411和MC 1413等；對于控制強電通斷，選用過零雙向可控硅型光電耦合器，其干擾少并可以省去中間繼電器，能減少觸點故障、提高設(shè)備可靠性.

在仿真器中，按鈕開關(guān)和選擇開關(guān)的作用是給微機輸入1個狀態(tài)位置信號，供微機進行仿真，只需用0 / 1兩個狀態(tài)表示開關(guān)通/斷，即用“0”表示通，“1”表示斷，從功耗和抗干擾性能上來說較好.

選擇開關(guān)通過接線實現(xiàn)編碼，接線在不同位置時形成不同編碼，如1個8擋選擇開關(guān)，可用3位二進制編碼表示8個選擇位置，這樣可省去5個開關(guān)量；按鈕開關(guān)則設(shè)計1種多位開關(guān)數(shù)據(jù)信息輸入電路，將矩陣行線作為設(shè)備信息，矩陣列線作為操作信息，整個仿真器可節(jié)省很多開關(guān)量.

2．2 通信接口

2．2．1 通信方式選擇

從目前解決單片機間中長距離通信的諸多方案看，RS485總線通信模式具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸速率適當?shù)忍攸c，但存在自適應(yīng)和自保護功能脆弱等缺點，常出現(xiàn)通信失敗甚至系統(tǒng)癱瘓等故障，其處理錯誤的能力明顯不如CAN總線等更為先進的現(xiàn)場工業(yè)總線.

CAN總線具有下列特性：多主站依據(jù)優(yōu)先機進行總線訪問；非破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的總線仲裁；遠程數(shù)據(jù)請求；配置靈活；全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)相容性；錯誤檢測和出錯信令；發(fā)送期間若丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)送；暫時錯誤和永久性故障節(jié)點的判別以及故障節(jié)點可以自動脫離CAN總線.

基于CAN總線通信可以對傳送的信息幀設(shè)定不同的優(yōu)先級，通過總線仲裁機制使高優(yōu)先級的信息能優(yōu)先傳送，增加CAN總線通信的實時性，并且CAN總線協(xié)議有良好的檢錯措施，因此CAN總線通信的可靠性較高.［3］雖然CAN總線通信可靠性很高，但如果通信接口硬件/軟件設(shè)計不合理，也會出現(xiàn)通信失敗和系統(tǒng)癱瘓等問題，造成仿真系統(tǒng)性能下降.本文對CAN總線通信接口硬件/軟件進行合理設(shè)計，改進現(xiàn)有技術(shù)，提高CAN總線性能，使其更好地用于船舶電站多種發(fā)電方式的聯(lián)合運行分布式仿真系統(tǒng).

2．2．2 CAN總線的接地和隔離措施

電子系統(tǒng)的接地是個非常關(guān)鍵卻又經(jīng)常被忽視的問題，接地處理不當會導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定甚至危及系統(tǒng)安全.［4］對于CAN總線也是如此，尤其在工作環(huán)境比較惡劣的情況下，對接地的要求更為嚴格.關(guān)于接地問題，典型的錯誤觀點是認為CAN總線采用差動式工作，通信鏈路不需要信號地，只需簡單地用1對雙絞線將各個接口的CANH 和CANL端連接起來.這種方法有以下2方面的問題：

（1）共模干擾.CAN總線采用差分方式傳輸信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差.但是，要注意收發(fā)器只有在共模電壓不超出一定范圍的條件下才能正常工作，超出范圍就會影響通信的可靠性，甚至損壞接口.

（2）電磁輻射.驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要1個返回通路，如果沒有1個低阻的返回通道（信號地），就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像1個巨大的天線向外輻射電磁波.

因此對于CAN總線，1條低阻的信號地必不可少，可以是額外的1對線（非屏蔽雙絞線）或者是屏蔽雙絞線的屏蔽層.當共模干擾源內(nèi)阻較低時，會在接地線上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信，可采取以下3種措施： （1）考慮在接地線上加限流電阻限制干擾電流；（2）采用浮地技術(shù);(3)采用隔離接口.本文采用屏蔽雙絞線和隔離接口方法，用ADμM1201數(shù)字隔離器件, 既降低系統(tǒng)功耗,簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),又增加系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高系統(tǒng)性能和抗干擾能力，這些措施對低頻率的共模干擾有很好的保護作用.對于高頻瞬態(tài)干擾，可以在CANH 和CANL 與地之間加旁路電容予以防護.

2．2．3 CAN 總線系統(tǒng)智能節(jié)點通信接口設(shè)計

圖2為CAN 總線系統(tǒng)智能節(jié)點MCU通信接口硬件電路原理，主要由4部分構(gòu)成：MCU 89C52，獨立CAN 通信控制器SJA1000，CAN總線收發(fā)器82C250和ADμM1201數(shù)字隔離器. 89C51 負責SJA1000 的初始化，并通過控制SJA1000 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù).

SJA1000 的CS 連接到89C51 的P2.0， P2.0 為CPU 片外存儲器地址，可選中SJA1000， CPU 通過這些地址對SJA1000 執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作，INT 接89C52 的INT0，89C52可通過中斷方式訪問SJA1000.

為了增強CAN 總線節(jié)點的抗干擾能力，SJA1000 的TX0 和RX0不直接與82C250 的TXD 和RXD 相連，而是通過隔離芯片實現(xiàn)總線上各CAN 節(jié)點間的電氣隔離.

通常，CAN總線隔離采用光耦合器技術(shù),用光束來隔離和保護.iCoupler（iCoupler Products with isoPower: Signal and Power Transfer across Isolation Barrier Using Micro-Transformers）是項新專利隔離技術(shù)，是基于芯片尺寸的變壓器，不是基于光電耦合器LED與光電二極管的組合.iCoupler技術(shù)取消光電耦合器中的光電轉(zhuǎn)換過程.由于沒有影響效率的光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，iCoupler數(shù)字隔離器功耗只有光電耦合器的1/10~1/50，同時不需要驅(qū)動LED的外部電路.另外,iCoupler數(shù)字隔離器的隔離通道比光電耦合器具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、時序精度和瞬態(tài)共模抑制能力，數(shù)據(jù)傳輸速率和時序精度是其10倍.此外，ADI公司繼開發(fā)出ADμM1100單通道iCoupler數(shù)字隔離器后，生產(chǎn)多通道iCoupler數(shù)字隔離器ADμM130x和ADμM140x等系列產(chǎn)品，其中二通道iCoupler數(shù)字隔離器ADμM1201能在同一芯片內(nèi)提供正向和反向通信通道,使信號的傳輸方向更加靈活,簡化了芯片間的硬件連接線路.所以iCoupler通道比光電耦合器更有效地實現(xiàn)通道之間的集成以及實現(xiàn)其功能.

ADμM1201數(shù)字隔離器不需要任何外部電路，但使用時需在電源和參考地間接入0.01~0.1 μF的電容，以濾除高頻干擾，電容和電源之間的距離應(yīng)該在20 mm以內(nèi)，以達到較好的濾波效果.

由于2個隔離通道高度匹配,通道間串擾小,并且采用2通道輸入輸出反向設(shè)計,適合CAN總線雙向收發(fā)的特性,大大簡化隔離器與所隔離兩端的硬件連接.需要注意GND1與GND2是不同的參考地,否則達不到隔離的效果.

ADμM1201所隔離的兩端有各自的電源和參考地,電源電壓范圍在2.7~5.5 V之間,實現(xiàn)低電壓供電,進一步降低系統(tǒng)功耗.

2個電源VCC和VDD必須完全隔離，雖增加節(jié)點的復(fù)雜度，但是提高節(jié)點的穩(wěn)定性和安全性.

82C250 與CAN 總線的接口部分也采用一定的安全和抗干擾措施，其CANH 和CANL 引腳各自通過1個5 Ω的電阻與CAN 總線相連，起到一定的限流作用，保護82C250 免受過流的沖擊；CANH 和CANL 與地之間并聯(lián)2個30 pF的小電容，可起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射能力.另外，在2根CAN 總線接入端與地之間分別反接1個保護二極管，當CAN 總線有較高的負電壓時，通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用.82C250 的RS腳上接有1個斜率電阻，大小可根據(jù)總線通信速度適當調(diào)整，一般在16~140 kΩ 之間.

上位機工控機上的智能節(jié)點設(shè)計采用CAN適配卡，由PCI接口，雙口RAM，CAN控制器，CAN驅(qū)動器組成,并編寫CAN通信庫函數(shù)，在VB中調(diào)用庫函數(shù)Lib可屏蔽對硬件的操作，通信簡易快捷.

2．2．4 CAN 總線系統(tǒng)智能節(jié)點軟件設(shè)計

CAN 總線節(jié)點的軟件設(shè)計主要包括CAN 節(jié)點初始化、報文發(fā)送和報文接收.熟悉這3部分程序的設(shè)計就能編寫出利用CAN 總線進行通信的一般應(yīng)用程序.當然,要將CAN 總線應(yīng)用于通信任務(wù)比較復(fù)雜的系統(tǒng),還需詳細了解有關(guān)CAN 總線錯誤處理、總線脫離處理、接收濾波處理、波特率參數(shù)設(shè)置和自動檢測以及CAN 總線通信距離和節(jié)點數(shù)的計算等方面的內(nèi)容.

2.2.4.1 初始化子程序

SJA1000 的初始化只有在復(fù)位模式下才可以進行，主要包括工作方式的設(shè)置、接收濾波方式的設(shè)置、接收屏蔽寄存器AMR 和接收代碼寄存器ACR 的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置和中斷允許寄存器IER 的設(shè)置等.在完成初始化設(shè)置后，SJA1000 就可以進行正常的通信.SJA1000 驗收濾波器的使用相當靈活，可依據(jù)實際情況采用不同的濾波方式.船舶電站仿真系統(tǒng)中有單機和多機并聯(lián)運行工作情況，CAN 總線要支持廣播或組播功能，本文采用雙濾波方式，將1個濾波器用作廣播或組播地址，提高通信的靈活性.

2.2.4.2 發(fā)送子程序

發(fā)送子程序負責節(jié)點報文的發(fā)送，CAN 總線數(shù)據(jù)段長度最多為8 B，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求.同時，8 B不會過長占用總線時間，保證通信的實時性.發(fā)送時須將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按特定格式組合成1幀報文送入SJA1000 發(fā)送緩存區(qū)中，然后啟動SJA1000 發(fā)送.

當船舶電站工作情況發(fā)生變化時，一般引起多個參數(shù)變化，傳輸數(shù)據(jù)按工況參數(shù)來編碼，使關(guān)系較密切的參數(shù)組合在一起，用標志碼表示不同工況參數(shù)，合理組合參數(shù).參數(shù)類型有字節(jié)變量、整型變量、單精度變量、雙精度變量和字符變量，分別占1 B,2 B,4 B,8 B和多個字節(jié)，對于單、雙精度變量采用IEEE 754標準編程.

2.2.4.3 接收子程序

接收子程序負責節(jié)點報文的接收以及其他情況的處理.接收子程序比發(fā)送子程序復(fù)雜一些，因為在處理接收報文的過程中，需同時對諸如總線脫離錯誤報警、接收溢出等情況進行處理.

在CAN初始化時，打開錯誤報警中斷使能IER2和總線錯誤中斷使能IER7，當錯誤計數(shù)器(發(fā)送錯誤計數(shù)器和接收錯誤計數(shù)器中的任何一個)計數(shù)值超過96時，錯誤狀態(tài)SR6置“1”，說明總線被嚴重干擾，產(chǎn)生錯誤報警中斷.其處理方法是清零所有錯誤計數(shù)器的值，維持CAN運轉(zhuǎn)，但這樣做存在局限性：清零錯誤計數(shù)器只是將錯誤計數(shù)器簡單清零，不能從根本上消除錯誤來源；由于錯誤報警中斷產(chǎn)生的條件為錯誤計數(shù)器的值超過96,而總線關(guān)閉中斷產(chǎn)生的條件為發(fā)送錯誤計數(shù)器的值超過255，因此,發(fā)送錯誤計數(shù)器引起的錯誤報警中斷可以屏蔽掉總線錯誤中斷.系統(tǒng)由于總響應(yīng)錯誤報警中斷導(dǎo)致系統(tǒng)不能產(chǎn)生總線關(guān)閉，使CAN總線一直處于不穩(wěn)定狀態(tài).

為避免這種情況，可采用如下方法：（1）只打開總線錯誤中斷使能.這樣,在總線發(fā)生嚴重錯誤的情況下,可馬上產(chǎn)生總線錯誤中斷,使錯誤得到及時處理.總線錯誤中斷的處理是復(fù)位該節(jié)點，重新初始化CAN控制器，消除錯誤，給節(jié)點1個很好的初態(tài)；（2）在主程序中讀取狀態(tài)寄存器中當前CAN總線狀態(tài).由于CAN總線兩條傳輸線之間的誤接觸，也易造成CAN總線關(guān)閉，使節(jié)點無法工作.在主程序中查詢狀態(tài)寄存器中當前CAN總線狀態(tài)，復(fù)位該節(jié)點，發(fā)出聲光信號，及時對不工作的節(jié)點進行處理，使節(jié)點正常工作.

分布式船舶電站仿真系統(tǒng)的節(jié)點通信軟件設(shè)計分為工控機通信軟件和單片機通信軟件，共同遵守CAN總線通信規(guī)程.由于涉及內(nèi)容較多，有關(guān)內(nèi)容以后討論.

4 結(jié) 論

船舶電站仿真系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu), 硬件設(shè)計標準化，軟件設(shè)計模塊化，使整個系統(tǒng)設(shè)計組合較為靈活，這種設(shè)計方法對其他項目的研制也具有一定參考價值.在組建網(wǎng)絡(luò)時，需要進行整體的分析和考慮，既要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的工作性能、網(wǎng)絡(luò)接口的調(diào)整和優(yōu)化，還要考慮將來的升級.本文在這方面進行深入試驗研究，解決了一些控制技術(shù)問題.對于CAN總線智能節(jié)點的設(shè)計，用ADμM1201代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光電隔離器件,降低系統(tǒng)功耗，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為CAN總線隔離的實現(xiàn)提供1種新的解決方案；關(guān)閉錯誤報警中斷,在主程序中讀取狀態(tài)寄存器中當前CAN總線狀態(tài), 能及時處理錯誤.由于本系統(tǒng)在隔離和錯誤處理等方面采用一系列新的方法，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性,提高系統(tǒng)性能.

船舶電站多種發(fā)電方式聯(lián)合運行仿真系統(tǒng)的研制完成，實現(xiàn)在船舶電站仿真系統(tǒng)中進行任意2種或3種發(fā)電方式聯(lián)合運行的研究及管理、操作、訓(xùn)練，實現(xiàn)多個學(xué)員的同時教學(xué)和實操.經(jīng)過運行測試和考核，各項功能和技術(shù)性能達到設(shè)計要求.

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(編輯 陳鋒杰)