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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡耀寬
研究生(外文):Tsai, Yao-Quan
論文名稱:現代化船艦整合載台管理系統架構設計與規劃
論文名稱(外文):Design and Planning of Modern Ship Integrated Platform Management System Architecture
指導教授:辛華昀辛華昀引用關係
指導教授(外文):Shin, Haw-Yun
口試委員:辛華昀蔡國煇段裘慶陳彥文
口試委員(外文):Shin, Haw-YunTsai, Kuo-HuiTuan, Chiu-ChingChen, Yen-Wen
口試日期:2016-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:資訊工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:整合載台管理系統EtherCATLabVIEW
外文關鍵詞:Integrated Platform Management SystemEtherCATLabVIEW
相關次數:
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本論文以現代化整合載台管理系統(IPMS)概念,將船艦之推進系統、災害控管系統、艦內監視系統、電力控制系統、照明系統、網路電話系統等多個子系統整合至主控端,各子系統皆有其人機介面(Human Machine Interface,HMI)可以方便維護且節省操作子系統之人力。
在船艦的操控上,無論是馬達驅動、氣壓及油壓控制系統、或是水箱閥門等操控,都需要正確的指令下達。舉例來說,船艦上一個前進的指令下達,牽扯到的硬體設備可能上百個,如何在有限的時間內讓程序準時且依序啟動各種設備極為重要。再者由於各個元件或系統製造商的不同,導致通訊協定的差異,因此底層網路協定的便捷性、穩定性及泛用性是在通訊技術統合的選擇上至關重要。
本論文提出一套適用於現代化船艦的整合載台管理系統,所提軟硬體架構可將數量龐大的子系統整合至數個控制面板進行監控。論文中說明載台管理系統的運作原理,並以圖控軟體LabVIEW完成人機介面設計範例、人機介面與後端資料庫連線、及與底層通訊系統的連線的設計範例。在底層設備的通訊上採用德國貝福(Beckhoff)公司所提出的EtherCAT通訊協定,本論文透過部分系統實作以實現論文所提出架構的可行性。


關鍵字: 整合載台管理系統,EtherCAT, LabVIEW。

This thesis is talking about modernize Integrated Platform Management System. We tried to integrate several sub-system, such as propulsion system, electrical control system, Lighting system, Internet phone system etc. , into a few control panel. Each sub-system has its own Human Machine Interface, so that it is an easy way for crew to maintain and reduce the labor used on monitoring each sub-system.
Speaking of Ship controlling, both the control of motor driving, and the tank value control need precise instructions. A simple forward command could involve hundreds of hardware, it is very important to let process work correctly and sequentially. Second, each device manufacturer has different spec and protocol, and we need to manage all information into one system, thus the protocol we choose based on Convenience, Stability, and Normal.
This thesis raise an Integrated Platform Management System apply to modern ship. The software and hardware it mentioned can integrate huge number of sub-system into several control panel. The thesis explains how the Platform Management System works, using the Graphic Control Software-LabVIEW to finish the example of human-machine interface and the connection to the database, and the design of the lower communication system. The communication of the bottom equipment use the protocol raised by German company Beckhoff – EtherCAT. This thesis implements part of the system to prove the feasibility of the architecture it raised.
Keyword : Integrated Platform Management System, EtherCAT, LabVIEW

目次
摘要 II
Abstract III
致謝 IV
目次 V
圖目次 VI
表目次 VIII
第一章、緒論 1
1.1研究背景 1
1.2 研究動機&目的 2
1.3 研究架構 3
第二章、相關文獻與背景介紹 4
2.1 相關文獻 4
2.1.1 船艦基本說明 4
2.1.2文獻探討 7
2.2相關知識: 12
2.2.1 開發環境選用 12
2.2.2 後端資料庫 19
2.2.3 通訊協定的選用 20
第三章、系統架構與研究方法 34
3.1系統架構 34
3.2研究方法 38
3.2.1硬體架構: 38
3.2.2指令程序圖: 39
3.2.3研究方法步驟: 40
第四章、實驗結果與數據分析 45
4.1 以LabVIEW結合EtherCAT-T02數據監控 46
4.2 以TwinCAT 對EtherCAT網路進行監控 50
4.3 以LabVIEW 送出指令並將訊息傳回後端資料庫 52
4.4 以LabVIEW設計整合載台管理系統面板 53
4.5 以LabVIEW控制伺服馬達 54
第五章、結論與未來展望 56
第六章、Reference 57




1. 集装箱船, 2015/02/04; http://www.cdwbyy.com/photoShow.php?id=286

2. Joseph Famme, Manager of Marine Systems, CAE-Link Corporation, Arlington, Virginia. Mr. Famme joined Link in 1983, “Automation: The Use of Automated Ship Control Systems Technology to Reduce the Cost of Ships and Submarines”, 2004

3. Esa Jokioinen, Head of Blue Ocean Team, E&T, Marine, “Roadmap for Remote Controlled Ships”, 2015

4. Yin Yang, Ren Zheng-ying, Song Li-zhong and Li Hong-ke, “The Networked Controller Design over the Ship IPMS Network”, IEEE, 2012 June24-26, pp725-730

5. Yin Yang , Xia Li and Li Hong Ke, “The Fuzzy Quantized Control of Fin Stabilizers under the Ship IPMS Networks”, IEEE, Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics (IHMSC), 2010 2nd International Conference, 26-28 Aug. 2010,pp3-6

6. A. Consoli, G. Scarcella, G. Scelba, A. Testa, S. De Caro,” Sensorless IPMS Motor Drive Control for Electric Power Steering”, 2008 IEEE Power Electronics Specialists Conference, 15-19 June 2008,pp1488-1494

7. 熊瑛, 许建, 骆立强, 危嵩. “OPC技术在船舶综合平台管理系统中的应用[J]. 中国舰船研究”, 2009, 4(6): 58-61. DOI: 10.3969/j.issn.1673-3185.2009.06.013.

8. PhD. Hadi Guna, Prof. Dr. Mohammad Syuhaimi Ab-Rahman , MSc. Malik Sulaiman , MSc. Latifah Supian , Dr. Norhana Arsad , Prof. Kasmiran Jumari , under CC BY 3.0 license , “Efficiency Optimization of WDM-POF Network in Shipboard Systems”, June 13, 2013

9. SUN- Liang-qing , YE-Ai-bing , “Application of OPC Technology in Integrated Platform Management System” , Journal of SSSRI,2007

10. IPMS (Integrated Platform Management System),
http://logimatic.fe4.tangora.com/media/IPMS.pdf

11. LOGIMATIC IPMS (Integrated Platform Management System for navy vessels);http://www.slideshare.net/Logimatic/logimatic-ipms-slideshare

12. Wikipedia,” LabVIEW” 2016; https://zh.wikipedia.org/wiki/LabVIEW

13. LabVIEW簡介,Cooper Maa;
http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/02/labview.html

14. 機器視覺 Vision 基礎知識-下集;
http://www.labviewpro.net/forum_post_detail.php?post=8269&fid=7

15. 使用LabVIEW聲音與震動小幫手(Sound and Vibration Assistant)建立聲音量測分析, 魚的方舟*圖形語言的世界*-LabVIEW & APP工作室&Arduino整合開發;http://fishark.pixnet.net/blog/post/29851437-%E4%BD%BF%E7%94%A8labview%E8%81%B2%E9%9F%B3%E8%88%87%E6%8C%AF%E5%8B%95%E5%B0%8F%E5%B9%AB%E6%89%8B(sound-and-vibration-as

16. LabVIEW 應用案例-儀器控制;http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-11711

17. LabVIEW 應用案例-自動化量測與處理訊號資料;
http://sine.ni.com/cs/app/doc/p/id/cs-14480

18. Wikipedia, “MariaDB”, 2016; https://zh.wikipedia.org/zh-tw/MariaDB

19. Wikipedia, ”EtherCAT”, 2016; https://zh.wikipedia.org/wiki/EtherCAT

20. Tong Zhou, Jingtao Hu ,” Design and realization of EtherCAT master”, 2011 International Conference on Electronic & Mechanical Engineering and Information Technology, 12-14 Aug. 2011,pp173-177

21. Il-Kyun Jung , Sun Lim, “An EtherCAT based Control System for Human-Robot Cooperation”, 2011 IEEE, 22-25 Aug. 2011,pp314-344

22.Google site, “耐綸筆記本”; https://sites.google.com/site/nylon7wiki/ethercat/protocol

23. EtherCAT org, 2016; https://www.ethercat.org/default.htm


24. Wikipedia, “神盾作戰系統”; https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E7%A5%9E%E7%9B%BE%E6%88%B0%E9%AC%A5%E7%B3%BB%E7%B5%B1

25. Differences Between Calling a VI with an Invoke Node and Calling a VI with a Call by Reference Node; http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/4838398F3B2798A186256B82007B4ED0

26. DVP-MC總線型多軸運動控制器 操作手冊;
http://www.delta.com.tw/ch/product/em/control/plc/download/manual/Delta_DVP-MC_O_TC_20120817.pdf

27. 台達電可程式控制器 DVP 系列在 6 軸運動控制搭配 G-Code 的應用; http://www.deltaww.com/filecenter/appcenter/download/Fae_153_tc.pdf

28. 台達電SendDVP Function Code程式介面

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