摘要
舰船综合平台管理系统(IPMS)是目前船舶自动化系统的最新发展方向，它是实现船舶信息化、船岸一体化的基础。为开展IPMS的技术研究、仿真试验、验证研究成果和设计方法的有效性，掌握IPMS的关键技术，开发满足工程应用要求的IPMS，结合舰船动力实验楼及各种动力试验台架的建设，开展了IPMS半物理仿真平台的开发工作。
本文主要针对IPMS半物理仿真平台的网络构建技术进行了理论和应用研究。本文首先通过分析IPMS的关键技术，阐述了IPMS半物理仿真平台的功能与组成，论述了IPMS半物理仿真平台网络构建的必要性和网络的设计要求。其次，重点对IPMS半物理仿真平台网络体系结构和网络互联与系统集成进行了研究，尤其是对基于网关和OPC技术的多种现场总线和工业以太网之间互联与系统集成的方案进行了深入的对比论证和研究，提出了最为合理的网络构建方案，为IPMS半物理仿真平台提供了一个优良的网络平台。最后，以通用串行总线和CAN总线的互联为对象，开发了具有高实时性和可靠性的底层异构网络互连设备：双路冗余的通用现场总线与CAN总线网关。解决了实时冗余切换和可靠性设计问题，保证了网关两侧冗余网络结构的完整性，为其它底层异构网络互连与系统集成提供了应用实例和技术基础。
The newest developed direction of the ship automation is the Integrated Platform Management System (IPMS), it is the basic for ship-ship and ship-shore cooperation. For researching the IPMS, performing the simulation experiment and confirming validity of the research results and the design methods, holding the key technology of IPMS, developing the IPMS that reaches the requirements of engineering application, we base on the construction of ship's power lab and all kinds of ship's power test-beds, has done the work that develop IPMS half-physics simulation platform.
The theoretical and applied research on the network construction technology of IPMS half-physics simulation platform is studied chiefly in this paper. First, through analysis on the key technologies of IPMS, the function and composition of IPMS half-physics simulation platform are defined, then discussed the necessity of network construction and the requirements of network design for IPMS half-physics simulation platform. Second, the network architecture and the heterogeneous networks integration are researched deeply, especially, the scheme that base on the gateway and OPC technology of multiple Fieldbus and industry Ethernet integration is contrastively discussed and studied in depth, the best scheme of the network construction is proposed, provided a excellent network platform for IPMS half-physics simulation platform. The last, this paper takes general fieldbus and the CAN-bus as objects, develops a real-time and reliable device of bottom heterogeneous networks interconnection: a gateway of redundancy general fieldbus and the CAN-bus. The problems of real-time redundancy switch and reliability design are solved. It ensures the integral redundancy network structure of the gateway's two sides, and provides applied example and technical basic to interconnect and integrate the other bottom heterogeneous networks.
引文
[1] 侯馨光．21世纪船舶自动化展望．上海造船．1997(7)：38-41页
[2] 李绪禄，齐欢．国外舰艇平台管理系统综述．舰船电子工程．2002(1)：28-31页
[3] 任悦琴，徐慧．舰船综合平台管理系统．舰船科学技术．2005，27(6)：105-108页
[4] 方万水，李炜，蔡敬标．国外舰船综合平台管理系统发展概述．舰船科学技术．2005，27(1)：94-96页
[5] I MacLeod, D Smeall. A Proposed Integrated Platform Management System Design for the RN Future Surface Combatant. An International Conference on Human Interfaces in Control Rooms, Cockpits and Command Centres. 1999: 125-130P
[6] 钱晓江．船舶集成平台管理系统和船岸一体化．上海海事大学学报．2006，27(1)：53-57页
[7] CAE. Naval systems-integrated platform management system.
[8] ABB. Integrated platform management system and Industrial information technology.
[9] 陈亚杰，段征，刘予学．船舶集成平台管理系统研究．柴油机．2005，27(2)：42-45页
[10] 吴向军．船舶综合平台管理系统网络通信与集成技术研究．舰船电子工程，2005，25(5)：47-51页
[11] 孟宪尧，白广来，张金波．船舶信息集成系统(SCIMS)的研究．世界海运．2001，24(3)：19-20页
[12] 张均东，闰慧琦，余剑翔．舰船监控管一体化系统的设计．应用科技．2003，30(5)：44-46页
[13] 黄龙水，孙允标．舰艇综合平台管理系统基本结构分析．舰船电子工程，2004，24(6)：50-54，110页
[14] 孙亮清．船舶集成平台管理系统的研究与嵌入式CAN／Ethernet网关 的实现．上海海事大学硕士学位论文．2004：1-27页
[15] Francisco P. Maturana, Pavel Tichy, Petr Slechta. Distributed multi-agent architecture for automation systems. Expert Systems with Applications. 2004, 26: 49-56P
[16] Michael Wooldridge. An Introduction to MultiAgent Systems. 石纯一，张伟，徐晋晖等译．第一版．电子工业出版社，2003：10-90页
[17] 焦李成，刘静，钟伟才．协同进化计算与多智能体系统．第一版．科学出版社，2006：34-51页
[18] 张洁，高亮，李培根．多Agent技术在先进制造中的应用．第一版．科学出版社，2004：3-121页
[19] 于江涛．多智能体模型、学习和协作研究与应用．浙江大学博士学位论文．2003
[20] Wooldridge M, Jennings N R.. Intelligent Agents: theory and practice. The Knowledge Engineering Review. 1995, 10(2):115-152P
[21] 周祖德．基于网络环境的智能控制．第一版．国防工业出版社，2004：57-71页，146-174页
[22] MallerJ. A cooperation model for autonomous agents. Intelligent Agents Ⅲ. 1997, 1193: 245-260页
[23] 刘金琨，王树青．多智能体控制系统的设计与实现．控制理论与应用．1999，16(4)：580-582页
[24] 薛雁．网络技术在船舶控制系统中的运用．船电技术．2005(3)：49-51页
[25] 甘永梅，李庆丰，刘晓娟，王兆安．现场总线技术及其应用．第一版．机械工业出版社，2004：1-207页，409-498页
[26] 王锦标．计算机控制系统．第一版．清华大学出版社，2004：406-565页
[27] 阳宪惠．工业数据通信与控制网络．第一版．清华大学出版社．2004：113-117页，390-446页
[28] 冯冬芹，黄文君．工业通信网络与系统集成．第一版．科学出版社，2005：1-140页，168-309页
[29] 魏庆福．现场总线技术的发展与工业以太网综述．工业控制计算机．2002，15(1)：1-5页
[30] Gerald Schickhuber, Oliver McCarthy. Distributed field bus and control network systems . Computing&Control Engineering Journal. 1997, 8(i): 21-32P
[31] 郑文波．控制网络与信息网络的几种集成技术．测控技术．1999(5)：5-7页
[32] 赵海．现场总线网络中实时连接和实时通信的研究．计算机研究与发展．1997，34(5)：362-367页
[33] 吕勇，周侗，于海斌．基于现场总线的网络互联技术研究．自动化仪表．2004，25(6)：1-3页
[34] 方晓柯．现场总线网络技术研究．东北大学博士学位论文．2005：1-18页，90-111页
[35] 刘旭升．OPC在现场总线控制系统中的应用技术研究．电子科技大学硕士学位论文．2003
[36] Jun L, Khiang W L. Using the OPC Standard for Real-Time Process Monitoring and Control. Software IEEE. 2005, 22(6): 54-59P
[37] 吕勇，王大然，于海斌．OPC技术在现场总线互操作中的应用．仪表技术与传感器，2004(3)：39-40页
[38] 牟秋锋，姜吕金．基于OPC的分布式监控系统的研究与设计．工业控制计算机．2004，17(9)：47-53页
[39] 钟霖田．OPC—全开放控制系统的核心构件．自动化博览．2002(2)：1-5页
[40] 陈建峰．工业以太网及OPC技术在FCS网络集成中的应用．江苏大学硕士学位论文．2005：56-71页
[41] 朱达书，李磊，宋雪良．舰面网络系统RS-485总线的一种冗余方法．应用科技．2005，32(8)：26-27页，61页
[42] 张均东，任光．船舶监控网络中的冗余设计和实现．中国造船．2002， 43(3)：9-12页
[43] 韩炬，柯进，金江．一种CAN总线冗余方法．电子工业技术．1999，19(4)：155-156页
[44] 禹春来，许化龙，刘根旺，侯晓林．CAN总线冗余方法研究．测控技术．2003，22(10)：28-30页，41页
[45] 王幸之，王雷，翟成，王闪．单片机应用系统抗干扰技术．第一版．北京航天航空大学出版社，2000