Automatizacija u Prometu 2011

5/23/2018 Automatizacija u Prometu 2011

1/18

RAUNALNA MREA BRODSKOGINTEGRIRANOG

NAVIGACIJSKOG SUSTAVATomislav Pea, bacc. ingMinistarstvo obrane Republike Hrvatske, Sarajevska cesta 7, 10000 Zagreb

Prof. dr. sc. Danko KeziPomorski fakultet u Splitu, Sveuilite u Splitu, Zrinsko Frankopanska 38, 21000 Split


2/18

Integrirani navigacijski sustav

ZADACI:

-grupiratisve navigacijske podatke na jednom mjestu

-integriati podatke u elektronika kartu (ECDIS)

- izraunati optimalnu rutu - upis waypointa

-pratitiokolne objekte tijekom plovidbe-alarmirati u sluaju a objekt prie brou (CPA u vremenu ispo TCPA)

-pradenje svih podataka bitnih za funkcioniranje broda (strojarnica,

teret)

- satelitska razmjena podataka


3/18

Integrirani navigacijski sustav


4/18

NMEA (National Marine Electronics Association)

NMEA 2000 stanar za mreu srenje brzine koja povezuje pomorske

elektronike ureaje. NMEA 2000 je inustrijska sabirnika mrea,

prema uzoru na CAN mreu, vosmjerna, serijski prijenos, 250 kbit/sec

NMEA 0183tvorac je r. Robert Freeman, proizvoa broskih

autopilota. Mrea omogudava serijski prijenos, 4,8 kbit/sec, asinkrona

komunikacija preko serijskog porta na PC-iju


5/18

Karakteristika NME 2000 mree

Arhitektura mree:

Sabirnika 4 ina mrea sa centralnim napajanjem za primopreajneureaje

Sabirnica je zakljuena terminirajudim otpornicima (refleksija).

Funkcioniranje mree:

Pristupni protokol: Carrier Sense/Multiple Access/Collision Arbitration

koji se koristi u CAN (Controller Area Network)

Bez centralnog vora

Samo konfigurirajuda

Veliina mree:

Fizikih vorova: do 50 konekcija

Funkcionalnih vorova: o 252 mrene arese

Duina: do 200 m ( 250kbits/s )


6/18

Razine NMEA 2000 protokola

Aplikacijska razinadefinirana je NMEA 2000 standardom i zahtjevima

proizvoaaopreme

Upravljakarazinadefinirano ISO 11783-5 uz ostale specifineuvjetekoje oreujeNMEA 2000 standard.

Mrenarazinadefinicija slijedi u buudimverzijama standarda.

Podatkovna razina definirana ISO 11783-3 standardom uz ostale

specifinezahtjeve koje oreujeNMEA 2000 standard.

Fizika razina definira napone signala, karakteristike kabela ikonektora.


7/18

Fizika razina efinira elektrine i mehanike aspekte fizike veze izmeumrenih spojeva kao i znaajke ureaja i mrenih suelja koja se koriste u

mrei.

Fizika razina NMEA2000 protokola

Temeljna znaajkaNMEA 2000 mree,za razliku od vedineostalih mrea,jest ta to ona omogudava spajanje razliitih ureaja male snage na

velike udaljenosti.

Ureajise mogu spajati i otspajati bez zaustavljanja rada mree.


8/18

NMEA 2000Fizika razina (napajanje)

Sabirnica se moe napajati:

Sa jednog izvora

napajanja,

Sa vie izvora napajanja

(redundancija)

Pojeini ureaji moguimati i svoj izvor napajanja


9/18

Mininajdeblji kabel glavna sabirnica (do 8A). Moese koristiti i za

prikljunevodove. Impendancija kabela iznosi 1,6/100m.

Midkabel srednje debljine (do 4A) koji se koristi kao glavna sabirnica

kod srednjih i manjih mreate za prikljunevodove.

Micro kabel najmanje debljine (3A) koristi za prikljune vodove.

Impendancija kabela iznosi 5,7/100m.

NMEA 2000Fizika razina (kabliranje)


10/18

NMEA 2000Fizika razina

Koriste se primopredajnici koji generiraju diferencijalni signal,

Primopredajni krug je optoizolatorima odvojen o ostatka ureaja

(primopreajnici se napajaju iskljuivo sa sabirnice smetnji)


11/18

NMEA 2000Podatkovna razina

Ureajigeneriraju okvir dataframekoji se aljuna mreu,

Okvir sadri29-bitno identifikacijsko polje, podatke0 do 8 bajtova, poetne

i zavrne bitove, kontrolne bitove, 15-bitno polje za detekciju greke,

bitove potvrde prijema.

29-bitno identifikacijsko polje se odreuje prioritet poruke, izvor i

odredite

U sluajuda vieureajazahtjeva istovremeno slanje okvira preko sabirnice,

protokol izvrava arbitrau nema opasnosti od zastoja uslijed collisiona

CSMAND-BWA

Vrise provjera pogrenihokvira pomou15 bitne CRC metode i zahtjeva se

automatska retransmisija u sluajugreke.

Oitava se neispravnost mrenog vorita koje generira greku te ga

automatski iskljuujekako bi se zatitilamrea.


12/18

Usporedba NMEA 2000 i EthernetaPodatkovna razina

NMA 2000 (po uzoru na CAN) ETHERNETCSMAND-BWA (Carrier Sense Multiple

Access-Non destructive-Bit wise

arbitration) koritenjem metode rivaliteta

ne dolazi do smanjenja propusnosti

mree uslijed istovremenog pristupa dva

ureaja.

CSMA-CD (Carrier Sense Multiple

Access-Collision detect) prioritetnost nije

predodreena pa dolazi do smanjenja

propusnosti mree uslijed istovremenog

pristupa dva ureaja.

Propusnost mree: 62,5 Kbit/s do 1Mbit/s Propusnost mree: 100 Mbit i vieViestruko provjeravanje poslanih poruka

na svakom mrenom voritu.Automatska provjera ispravnosti mrenog

vorita i iskljuivanje vorita gdje

nastaje greka kako bi se zatitio ostatak

mree.Zajamena dostava poruke u cijelosti.


13/18

.

NMEA 2000Upravljaki i Mreni sloj

Mrenislojje odgovoran :

Za rutiranje podatak izmeuviesegmenata mree

Sloj upravljanja mreomje odgovoran:

za utvrivanjei dodjelu adresa, (do 252 adrese)

za identifikaciju ureajaspojenih na mreu

(svaki ureajima korisnikoime)

za inicijalizaciju poetnihuvjeta


14/18

NMEA 2000Aplikacijski sloj

Aplikacijski sloj definira podatkovne poruke PGN

Podaci koji se razmjenjuju izmeu ureaja su zapakirani u PGN (Eng.:

Parametergroup number).

Svaki PGN je definiran brojem okvira, prioritetom, oreitem,perioinombrzinom prijenosa, vrstom podataka.

PGN je definiran 8-bitnim ili 16-bitnim identifikacijskim poljem u

ovisnosti o tome da li je PGN adresirana pojedinom ureaju ili se

poruka emitira za sve.


15/18

Primjer NMEA 2000 mree na jahti


16/18

Primjer NMEA 2000 mree na jahti


17/18

Raunalne mree velikih

brodova


18/18

NMEA 2000 sabirnikaindustrijska mreasrednje brzine koja

je dizajnirana da omogudi dvosmjernu komunikaciju izmeu

brodskih ureaja, senzora i aktuatora razliitihproizvoaa.

Mreaje bazirana na izrazito robusnom CAN protokolu koji se

dokazao u eljeznikoj i autoindustriji siguran, pouzdan,robustan. Poboljanje starog NMEA 0183 jer uvodi sabirniku

topologiju i vedebrzine .

Protokol je otvoren za dalji razvoj mrenog sloja koji de

omoguiti routiranje paketa i izgradnju segmentiranih

kompleksnih raunalnihmrea.

Upotreba Ethernet mree samo u administrativnom dijelu

broda, a NMEA 2000 u sigurnosno kritinimsustavima.

Zakljuak

Documents

Automatizacija u Prometu 2011