AUTONET云现场总线大数据平台

发布者:admin 发布时间:2019-10-26 17:39 浏览次数:

  船舶AUTONET系统是具有全自动通讯平台的DCS工业控制创新系统,与美国的MODBUS、RS485、RS232及欧洲的CAN人工编程通讯不同,平台通讯采用分布数据库同步式全自动连接模式,不需要人工编程,是中国船舶设计大师、江苏省舰船及海洋自动化工程研究中心副主任兼首席科学家徐绍衡带领研究团队自行研发的一种国家团体标准。徐绍衡团队还以AUTONET平台开发了全功能PLC平台控制器PCC200,在国内船舶自动化系统中获得成功应用。30多年来徐绍衡团队共研发了三代AUTONET系统,其中,第三代AUTONET以1 Kb卫星微资源低成本实现了船舶1万个实时大数据上岸,数据毫秒级响应,岸站50万大容量数据库,组态接口高速监控及SQL接口智能大数据,能够把船上50个摄像头音视频大比例压缩,利用25 Kb带宽传输到岸上,为我国的智能化船舶发展提供了有力支撑。

  徐绍衡领导的AUTONET研究团队多年来在国内外发表论著62篇,获得1项发明专利(分布数据库式高速响应实时控制网络,ZL00125634.3)、8项实用新型专利(采用万用监测控制器的分布数据库控制管理一体化系统,ZL4.6;一种船舶、海洋设备、飞行器的离岸工作一体实时数据库信息平台,ZL0.9等)、2019年国际PCT专利受理(一种基于AUTONET云现场总线的船岸一体大数据平台,PCT/CN2019/082804)。相关成果1985年获交通部科技进步一等奖,1986年获国家电子振兴小组全国计算机应用成果一等奖,1987年参与完成的总项目获国家科技进步二等奖,1993年获上海市优秀发明一等奖,2005年获总装备部科技进步二等奖,2011年获总装备部科技进步一等奖,2016年获造船系统科技进步二等奖。2019年3月18日中国造船工程学会发布国家团体标准,T/CSNAME 004-2019《基于AUTONET分布数据库全自动同步的船岸一体大数据池技术要求》成为造船系统团体标准。

  1997年徐绍衡带领团队对平台技术进行总结及升华,创制了AUTONET云现场总线,平台创新的核心技术制成SIP组件式芯片经过三代发展,2006年定型成熟,10多年来未经改动已生产约2万片。

  1997年,徐绍衡团队将相关监控技术升级为PCC200全功能PLC平台控制器。与西门子及ABB等研制的PLC控制器比较,PCC具有AUTONET云平台,其PLC编程语言为首创图形操作逻辑模型全功能编程语言,性能更高。PCC200以软件控制为主,PLC可以集成为一个SOC单芯片,平台与PLC二个芯片组成一台微型PLC控制器,大幅提升了其可靠性。

  2000年以来我国建造的大中型军舰上均使用了AUTONET及PCC技术,超大型舰中央控制室的五大系统中有两大系统采用了AUTONET与PCC平台,用“热带”“温带”“寒带”三个键实现几百台电动机联动。AUTONET及PCC设备还应用于近200艘民用船舶与海洋设备。AUTONET及PCC模块技术成熟,产品稳定可靠,自动化程度高。2008年以后为满足智能化船舶船岸一体平台的发展需要,AUTONET“分布数据库同步平台”扩展为局域广域网一体化的船岸一体云现场总线平台,在上海救捞局进行了多船无线连网联合施工,并成功应用于“大洋一号”“港浚6号”船岸一体系统。

  AUTONET芯片内部包括分布数据库及同步软件包两部分。AUTONET云现场总线是在局域广域一体的总线上每个节点放置分布数据库芯片,用户节点通过芯片上网,在毫秒级时间里实现全部节点分布数据库的同步一致相等。分布数据库成为平台总数据库,用户节点从本节点分布数据库读写全平台动态数据,从而取代平台通信实现数据总线上高速传送。由于采用数据库原理,数据自动入库出库,通信不必编程,每个节点分布数据库就是平台总数据库,用户节点与平台总数据库交换数据时,平台流量为零,平台仅有极少的同步流量,从而实现了总线平台的低带宽及高速大容量,广域网平台通信的低流量和低成本。

  AUTONET采用分布数据库同步原理,数据全平台共享,数据快速自动入云端。PCC200全功能PLC平台控制器采用新型PLC编程语言,应用简便,功能全面。数据传输为8字节编码国家团体标准,串口、以太网、输出以及输入统一,实现高速大容量。平台既采用AUTONET国家团体标准,又兼容MODBUS标准,通过8口集线X集线路MODBUS信号,把数据变为AUTONET格式互连平台数据库。

  目前的船岸信息平台均以传统的通信技术将压缩数据通过卫星或4G发送到岸上,卫星通信费用大,且卫星资源稀缺,只能采用发送少量重要压缩数据及增大通信发送时间间隔来实现船岸信息传输,完成船舶远程指挥、安全、货物装卸等小范围任务。AUTONET云现场总线大数据平台与采用通讯模式的欧洲标准CAN及美国标准MODBUS相比较,速度快千倍,容量大千倍,平台工作带宽压缩千倍,免编程,免联调,免转换,广域局域网一体化符合大数据需要,使用简便,安全性高,可有效防止黑客攻击,提升性能的同时有效降低了成本。每条船全部的几千个动态数据及几十个摄像头音视数据与岸上中心双向连接,数据响应小于1秒,可以全面实现智能化船舶的任务。

  PCC200控制器结构与控制功能上与ABB和西门子的PLC控制器相同,但PCC200具有双通道冗余AUTONET云现场总线,ABB和西门子PLC只有传统的通信平台,因而PCC200与西门子、ABB等PLC产品相比,具有平台通讯全自动、全功能、安全可靠、逻辑模型编程简便、微型化等优点。

  AUTONET作为船岸一体大数据平台为国际首创。上海国际航运中心资料显示:2017年出厂的马士基18000箱智能化科研船,共有2 800个数据,每月卫星流量109 GB,卫星费每月约25万美金,数据响应速度1分钟;国内采用AUTONET云现场总线 Kbps,数据响应速度小于1秒,每月卫星费约25元人民币(不包括图像)。报告显示:天津安吉23号汽车运输船2017年试用大数据,共1 400个数据,数据响应速度为10分钟,每月卫星费约6 000元人民币;港竣6号试用船7 000个数据,卫星带宽小于1 Kbps,数据响应速度小于1秒,每月卫星费约25元人民币(不包括图像)。

  AUTONET芯片具有良好的市场前景,在带来良好经济效益的同时将推动相关领域的技术进步。AUTONET自1997年应用至今已超过20年,技术成熟,稳定可靠,可以作为新一代高性能云现场总线通用芯片,在工业控制、智能机器人以及AI等领域全面推广。作为云现场总线中国标准,AUTONET平台在工业控制领域将打破美标MODBUS和欧标CAN的垄断,具有非常大的市场空间。PCC200带有平台的全功能PLC产品,与没有平台的西门子及ABB的PLC产品相比具有较大优势,且电子元件已实现国产化,进口替代意义重大。平台关键技术产品“压缩罐”能压缩数据远程传输带宽数千倍,在物联网、区块链、航空等领域具有广阔的应用前景。AUTONET芯片可以嵌入传感器,实现智能化传感器,是传感器技术的重大创新。利用AUTONET云现场总线技术可以创制SOC单芯片,经“中芯国际”的初步设计,芯片为44脚PLCC结构,110 nm工艺,成本优势明显。

  徐绍衡,1945年生,上海市人。江苏省舰船及海洋自动化工程研究中心副主任兼首席科学家、研究员,数字化造船国家工程实验室客座研究员,哈尔滨工程大学兼职教授,江苏科技大学兼职教授,江苏省常熟市电子仪器厂技术总监。40多年来致力于舰船及港口等设备的设计研究与改造创新,在国内外发表论著62篇。20世纪80年代初首创中文舰船电脑系统,获国家电子振兴小组全国计算机应用成果一等奖。1981年获国家颁发的第一代工程师证书,并成为享受政府特殊津贴专家,1986年获国家有突出贡献中青年专家,1987年获全国交通战线年破格成为自然科学研究员,1990年入选“新中国科技精英谱”,1997年初被聘为香港国际科学院院士,2013年被评为“中国船舶设计大师”。

  声明:该文观点仅代表作者本人,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息存储空间服务。


上一篇:RS485通信总线的工作原理解析    下一篇:IIC总线协议的基本原理