本發(fā)明涉及船用泵系領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單片機和CAN通信的船用泵系集成控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)在廣泛使用的船用泵吸口過濾器大多是不具備自清潔能力的普通過濾器，而船舶上所使用的燃油、滑油以及壓載水都或多或少的含有雜質(zhì)，這很容易造成過濾器堵塞，進而導(dǎo)致泵吸口壓力過大而無法正常工作，甚至燒壞發(fā)生危險事故。同時由于船舶上各種泵的數(shù)量和種類較多，各種泵的重要性和工作環(huán)境也參差不齊，定期人為檢查費時費力且效果不佳。所以，為了有效的保護船用泵，及時處理泵吸口濾器堵塞問題，并且最大限度的節(jié)約人力物力，需對現(xiàn)有的船用泵系進行改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中船用泵吸口過濾器堵塞無法自動切換和報警的缺陷，提供一種基于單片機和CAN通信的帶自動檢測、自動切換和報警功能的，便于多個設(shè)備監(jiān)控管理的船用泵系集成控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

提供一種基于單片機和CAN通信的船用泵系集成控制系統(tǒng)，包括燃油油箱和泵，兩者之間通過第一過濾器支路連接；

該控制系統(tǒng)還包括壓力傳感器、數(shù)據(jù)采集電路和單片機控制模塊，該壓力傳感器的一端連接在泵和第一過濾器支路之間，另一端通過數(shù)據(jù)采集電路與單片機控制模塊連接；單片機控制模塊通過CAN總線與PC端連接；

該控制系統(tǒng)還包括第二過濾器支路，與第一過濾器支路并聯(lián)；

當所述壓力傳感器檢測到泵的吸口壓力接近泵正常工作壓力臨界值時，所述壓力傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路將毫安級別的模擬電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出給單片機控制模塊；單片機控制模塊控制關(guān)閉第一過濾器支路，打開第二過濾器支路，并將各種參數(shù)實時的傳送至PC端。

接上述技術(shù)方案，所述第一過濾器支路包括相連接的第一電動閥和第一過濾器，該第一電動閥還與所述單片機控制模塊、所述燃油油箱連接，該第一過濾器與所述壓力傳感器連接。

接上述技術(shù)方案，所述第二過濾器支路包括相連接的第二電動閥和第二過濾器，該第二電動閥還與所述單片機控制模塊、所述燃油油箱連接，該第二過濾器與所述壓力傳感器連接。

接上述技術(shù)方案，所述單片機控制模塊包括相連接的信號調(diào)節(jié)電路和單片機，該信號調(diào)節(jié)電路與數(shù)據(jù)采集電路連接，該單片機通過CAN總線與所述PC端連接。

接上述技術(shù)方案，該控制系統(tǒng)還包括報警器，與所述單片機控制模塊連接。

接上述技術(shù)方案，所述壓力傳感器設(shè)置在泵的吸口處。

接上述技術(shù)方案，所述第一電動閥設(shè)置在第一過濾器之前，所述第二電動閥設(shè)置在第二過濾器之前。

接上述技術(shù)方案，所述數(shù)據(jù)采集電路包括運算放大器以及并聯(lián)在該運算放大器輸入端和輸出端的電阻和電容。

接上述技術(shù)方案，所述信號調(diào)節(jié)電路包括抗混疊低通濾波電路和電平提升電路。

接上述技術(shù)方案，所述壓力傳感器為擴散硅壓力變送器，所述第一電動閥和所述第二電動閥均為電動蝶閥。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明不僅可以實時檢測泵的吸口壓力，當泵吸口壓力接近泵正常工作壓力臨界值時，則說明第一過濾器支路可能發(fā)生堵塞。單片機控制模塊會自動控制過濾器的切換，從而及時有效的保護泵正常工作，方便過濾器的維修和更換。而且利用單片機控制和多設(shè)備經(jīng)CAN總線集成于PC端，可以實現(xiàn)多個設(shè)備的同時監(jiān)控管理，便于值班輪機員工作，提高機艙管理的無人化水平，節(jié)約人力物力。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例基于單片機和CAN通信的船用泵系集成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中：1-燃油油箱，2-過濾器，3-過濾器，4-壓力傳感器，5-電動閥，6-電動閥，7-泵，8-數(shù)據(jù)采集電路，9-信號調(diào)節(jié)電路，10-單片機，11-PC端，12-報警器。

圖2是本發(fā)明實施例的采樣電路原理圖。

圖3是本發(fā)明實施例的信號調(diào)節(jié)電路原理圖。

圖4是本發(fā)明實施例的CAN總線通信結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明的一個實施例中，如圖1所示，基于單片機和CAN通信的船用泵系集成控制系統(tǒng)包括過濾器2，過濾器3，壓力傳感器4，電動閥5，電動閥6，泵7，數(shù)據(jù)采集電路8，信號調(diào)節(jié)電路9，單片機10，PC端11，報警器12。

過濾器2與電動閥5組成第一過濾器支路，過濾器3與電動閥6組成第二過濾器支路，信號調(diào)節(jié)電路9與單片機10組成單片機控制模塊。其中，單片機控制模塊與PC端11采用CAN總線通信，電動閥5、電動閥2及報警器12與單片機控制模塊相連，壓力傳感器4經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路8與單片機控制模塊相連。

當壓力傳感器4檢測到泵吸口壓力接近泵正常工作壓力臨界值時，則說明第一過濾器支路可能發(fā)生堵塞。此時，壓力傳感器4經(jīng)數(shù)據(jù)采集電路8將毫安級別的模擬電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)運算放大器環(huán)節(jié)放大后輸出給單片機控制模塊。輸入單片機控制模塊的電壓信號經(jīng)信號調(diào)節(jié)電路9處理后輸出給單片機10。單片機10控制第一過濾器支路上的電動閥5關(guān)閉，開啟第二過濾器支路上的電動閥6，使過濾器支路保持通暢，從而有效的保護泵并且保障泵及其后續(xù)機械設(shè)備的正常工作不受影響。同時，單片機10將各種參數(shù)實時的傳送至PC端11并控制報警器12報警，提醒輪機值班人員對過濾器A進行維修和更換。

可以理解的是，如果條件允許，還可以設(shè)置n個結(jié)構(gòu)相同的系統(tǒng)并經(jīng)CAN總線集成于同一PC端。單片機控制模塊與PC端11采用CAN總線通信，能夠有效的支持分布式控制和實時控制，便于多設(shè)備在同一PC端集成。單片機控制模塊與報警器使用SPI接口相連，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB的布局上節(jié)省空間，方便實用。輪機員可在PC端11上對多個設(shè)備進行監(jiān)控管理，并在報警響應(yīng)后通過PC端11將報警器關(guān)閉。極大的便于輪機員工作，提高機艙管理的無人化水平，節(jié)約人力物力。

圖2所示，所述的采集電路由運算放大器、電阻和電容組成，其目的是把傳感器集到的毫安級別的模擬電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，R1為采樣電阻，采樣電阻與傳感器輸出電流信號的乘積即為相應(yīng)的電壓信號。電壓信號經(jīng)運算放大器環(huán)節(jié)放大后輸出給單片機控制模塊，運算放大器一般由4個部分組成，偏置電路，輸入級，中間級，輸出級，其中輸入級一般是采用差動放大電路(抑制電源)，中間級一般采用有源負載的共射負載電路(提高放大倍數(shù))，輸出級一般采用互補對稱輸出級電路(提高電路驅(qū)動負載的能力)。

圖3所示，所述的信號調(diào)節(jié)電路包括左側(cè)的抗混疊低通濾波電路和右側(cè)的電平提升電路兩部分。在傳感器采樣信號輸送給單片機的實際應(yīng)用中，為了防止信號的失真，采樣頻率必須滿足奈奎斯特采樣定理。因此設(shè)計了左側(cè)的抗混疊低通濾波電路，其目的要防止頻率的混疊。右側(cè)的為電平提升電路，其目的是將通過抗混疊濾波電路后的信號的電壓提升為所需的電壓信號范圍，以保證單片機芯片的正常工作。

圖4所示，單片機控制模塊采用CAN總線進行組網(wǎng)通信，能夠有效的支持分布式控制和實時控制，便于多設(shè)備在同一PC端集成。PC端兼有實時監(jiān)測和智能控制兩個功能，可以實現(xiàn)多個設(shè)備的同時監(jiān)控管理。其中，使用獨立的CAN控制器SJA1000和CAN總線收發(fā)器PCA82C251再配合光電耦合器6N137構(gòu)成通信的主要部分，這也是完成CAN通信的基本部件。SJA1000是一個獨立的CAN控制器，它與先前的PCA82C200在引腳和功能上是兼容的。而且相較于PCA82C200，SJA1000在結(jié)構(gòu)和功能上做了許多的優(yōu)化，更適合工程運用。PCA82C251的作用是與CAN物理層連接、數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。通過光電耦合器6N137把SJA1000的TX0和RX0引腳與PCA82C251的TXD和RXD引腳連接起來可增強CAN節(jié)點的抗干擾能力。在光耦部分使用的兩個電源需要完全的獨立開來，經(jīng)過這樣的處理可以顯著增強節(jié)點的穩(wěn)定性與安全性。在需要與監(jiān)控計算機進行數(shù)據(jù)交換的主節(jié)點中，需要使用USB接口來完成硬件連接，此時就可以采用USB接口芯片CH372來實現(xiàn)USB與CAN總線之間的切換，這樣就可以解決了CAN總線無法直接與計算機相連接的問題。PCA82C251總線芯片擁有三種不同的工作模式，工作模式的選擇是根據(jù)Rs控制引腳決定的。第一種模式是高速模式，在這種模式下可支持最大位速率的數(shù)據(jù)傳輸和最長的總線長度；第二種模式是斜率模式，當系統(tǒng)中各節(jié)點間使用非屏蔽的線纜來組網(wǎng)時就能運用這一模式。處于這一模式下，數(shù)據(jù)輸出轉(zhuǎn)換的速度可以被人為的降低以降低電磁輻射對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀坏谌N模式是準備模式，這種模式通常運用在系統(tǒng)是由電池供電或是系統(tǒng)功率消耗極低的場合中。當系統(tǒng)處于準備模式時，總線中傳輸任意一個報文就可以啟動系統(tǒng)。在本發(fā)明中由于數(shù)據(jù)傳輸速率不要求太快，系統(tǒng)供電也是持續(xù)的，節(jié)點間的連接電纜使用的也是非屏蔽電纜，所以在這里將選擇使用斜率模式。

應(yīng)當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。