Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   9 , No .   3 ,  Ma rch   201 8 ,  pp.  619 ~ 623   IS S N:  25 02 - 4752 , DO I: 10 .11 591/ ijeecs . v9.i 3 . pp 619 - 623           619       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   Proximit y Senso rs  B ased  Marine  Engine  Fault De tection u sing  CAN Prot ocol       J.  Bri n dh a 1 ,  V . V i jay ak um ar 2   1 Depa rtment of I nform at ion  T ec h n olog y ,   AM ET  Univer sit y ,   Che nnai ,   Indi a   2 Sch ool  of  Com pute r  sc ie n ce   & Enggi ne eri ng ,  V IT  Univer si t y ,   C henna i ,   Ind ia       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   N ov   21 , 201 7   Re vised  Jan   2 9 , 201 8   Accepte d  Fe b   1 7 , 201 8       Thi s  pape r  ta lk e d  about   an  ou tl in e  and  ex ec u ti on  assess m ent   of  ma rine   m otor   bla m e  re cogn it io n  fra m ework  b y   uti li sing v i ci n ity sensor.  A non - li nea ri t y   can   be  diminished  b y   using  the   sens or  without   exp a nding  the   r eact i on  ti m e  b y   apply ing  CAN o pen  conve n ti on .   The   m ari n e  m otor  bla m e  lo ca t io n  fra m ework  ca n  m ea sures  cra nkshaft  deflection,   and  th e  base   fla wlessl y   f ocuse d  of   cro ss hea d  progr essively   and  en abl ed   it  to  k ee p   good  bre akdown  from   th e   m ari ne  eng ine b y   interloc k ing  A MS   (Ala rm   Monitori ng   S y st em).   Ke yw or d s :   Sensors   M arine e ng i ne    P ro t oc ol     Copyright   ©   201 8   Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .    Al l   rights re serv ed .   Corres pond in g  Aut h or :   J.  Bri ndha ,    Dep a rtm ent o f Info rm at ion  Te chnolo gy ,    AMET  Un i versi ty , Ch en nai,  I nd ia .       1.   INTROD U CTION   In   a  dom ai n  wh ere  vessel  m otors  are  ordi na ry,  AMS  ( Alarm   Mon it or i ng  Syst em )  is  a   fr am ewo r k  that  scree ns   shi p  en gine s,  w hi ch  are   f or  m ov in g,   c ontr ol  e ra,  c ontrol   of  ga dg et s ,  a nd  sta ckin g  of  loa d.   AMS  can  inf or m   the  m ov e m ents  of   vessel  m oto rs  and   thei r  sta tu s   [1 ] .  I n  any  case,  AMS  can' t  fo resee  a nd  j ud ge  the   eng i ne  iss ue  broug ht  ab out  by  scra ped  area s  and  de flect io ns  of  the   pri m ary   pa rts  of  t he  m otor.  Vessel  m otors   dep e ndably   ta ke  t he  c onsist ent  loa d  a nd  re has hed  de velo pm ents  of  it s  inside   se gm ent s,  s o  t he  rub be d  s pots   and d e flect io ns o f  the  m oto rs fun dam ental  p arts s hould t el l m e n um ber  int o  a  rec ord.       In   a n  unf orgiv ing   sit uatio n  with  co nsum e d  slo p,   an  acc eptance  s or t  vi ci nity   senso r  is  util ise d  to   foresee  t he  li f e  ex pectancy   of  the  s hip  m otor' s  fun dam e ntal  pa rts.  Fas t  reacti on  ti m e  is  re qu i red  for  a n  appr ov al   ty pe  reg i on   se ns or  and   m arine  m oto rs  with  th ou gh t  co nce rn i ng  the  wo r king  r at e  of   the  m oto r  unit .  Dep e ndable  operati ons  a re  requested   in  a   brutal   sit uation  with   hi gh   tem per at ur e  a nd  wei gh t.   Th e  pa s t   acce pt ance  s ort   vicinit y  sensor  f or   c on tr olli ng  an d  obse rv i ng  ves sel   eng i ne s  wor ked   in  a  si m ple  flag  ha nd li ng   te chn iq ue  in  [ 2 ] - [ 4]  w hich  ha s  a  2 m s  reacti on   tim e,  and   a  no n - li near it y  rate  reli ed  on   up on  a  kind  of   m ater ia l.  The  gr eat est   r at e  us ed  t o  be   2%,   howe ve r   as  of   la te   by  changin g  t he  ac ceptance  s ort   vicinit y  sens or' s  flag  pr e par i ng  te ch nique  f r om   si m ple  to  co m pu te rised ,  the  r at e  enh a nce d  i ns ide  1% .  T his  pa per   pro po sed  a n  inco nv e nien ce  con cl us io n  fr a m ewo r k  for  ve ssel  m oto rs  on   AMS.   It  ca n  a naly se  the  m istak es   a nd  blam es  by   m easur in g  th e  deflecti on  of a  cranks haf t a nd  the pu rpose o f t he  f ocal  po i nt  of a cr os s hea d occasi onal ly .   This  pa pe r  pla ns   a  nearness  sens or s  uphel d  with  a  CA N open  c onve ntio n  f or   vessel  m otors  with   m easur in g  defle ct ion   of   a  c ra nk s ha ft  an d  a  bas e  perfect ly   fo c us e d  of   a  c ro ss hea d  pro gressi vely .  This  pape r   li kew ise   outl ines  an  inc onven ie nce  co nc lusio n  fr am ework   that  ca n  be  co nnect ed  with  AM S  giv e n  MODB US /TC P  m ast er  pr ot oc ol  [5 ] - [ 7].  T hi s  structu re  util ise s  go t  inf orm at ion ,  w hich   is  the  deflecti on   of   a  cranks haf t  a nd   a  bas e  ri gh t  on  of   a   cr os s he ad  from   the  sensor.  Th e  ou tl ined   cl os e ness   sens or   i n  [8 ]   ha s  a  reacti on  tim e  i ns ide  700us   an d  0.3%  of   non - li near it y  rate.  I t  is  sat isfied  with  sp eci fi c  re qu ired  c onditi ons .  Th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vol .  9 ,  No.  3 ,  Ma rc h   201 8   :   619   –   6 23   620   pro po se d  inc onve nience  c on cl us io n  f r am e works  reacti on   tim e  is  li kew ise   sat isfied  wit h  50 0m s.  The  require d  respo ns e  ti m e   co ns trai nt  ba sed  the   boat s  cl assifica ti on   cl ear  sta ndar d  is  inside  2s.  Secu re  an d  Ef fici ent  Dista nce  Ef fec t  Rou ti ng   Al gorithm   for  M obil it y  (S E_ DR EAM)   in  M A NETs   is  c on si der e d   f or   pro vi din g  secur it y  [ 10 ] - [ 13 ] .  In   [14]  t he  pa pe r  pres ented  IPv6   ne ighbou r  disc overy  m et ho d  i nclu ding  I oT  dev ic es'  autom at ic   li gh twei ght  ad dress   set ti ng   a nd  e nhance d  R PL - ba sed  li ghtwei ght  r outi ng  pr oto col  i n  t he  Io T - base d  wireless  inte r - dev ic e  c omm u nica ti on s   en vir on m ent.  T he  Gr a phic al   Use r  I nter face  ( G UI)  pr ese nted   in  this   pap e r  [15]  is  associat ed  with  a  relat ively   com plete   te st   and  cha racter isa ti on   to ols  a ll ow in g  it s  use   by   researc hers  an d  pro fessio nals   wo r king  in  th e  app li cat ion   a nd   dev el op m ent   fiel ds   relat ed  to  photov oltai c   [16] .   This  pa per   pr e sents  resea rch   op e rates  in  fa ul t  and   fa ult  tolerant  co ntr ol  of  el ect ric  veh ic le   power trai ns   m ai nly   com po sed   of  a n  in duct ion  m otor,  a   2 - le vel  P W M  i nv e rter   an d  a n  in str um ent  chain .  T he  c onsidere d  fail ur es   wer e  m ai n ly   m easur em ent  e rror   du e  to  faul ty   senso rs  a nd  power   in ve rter  m a lfun ct io ns.  In   ref e ren ce  [17]  it   discusse d  th e  m et ho d  that  distribu te s  t he  co m pu ta ti on   wor klo a d  f ro m   the  DMV  to  RSB s  wh il e  releasi ng   only   a lim it ed  a m ou nt of i nfor m at i on b y  us i ng h a sh  c olli sio ns.   In   segm ent  II   and  I II ,   cl arify   ab ou t  t he  ou tl ined  cl os e ness   sens or  an d  c om po sed  an   inc onve nience   fin ding  f ram e work.  T he  sim ulati on   res ult  is  ap pear e d  i n  a rea  I V  Finall y,   in  sect io n  V  e xam ine  the  co nclusi on   and f uture  wor k.         2.     PROBLE M  ANA L YS I S  AND  DESIG N  P RO X IM ITY  S ENSO RS   FO R VESSEL  E NGINES   Ra pid   re spo nse   tim e  is  the  require d  ti m e  for  pr ox im ity  sens or s  i n  m arine  en gin es  re gardin g  the   op e rati ng  s pee d  of  the   m oto r   un it .  Re li able  op e rati on  is  de m and ed   in  a  s pecific  har s h   e nv i ronm ent   of   vessel   eng i nes   wi th   hi gh   te m per at ur e   an d  pr e ssure.   Figure   1  sho ws   the  m ini m u m   desig n  s pecific at ion   of  a  pro xim i t y  sens or   an d  it s  op e rati ng e nv i r on m ent.     2.1.    Problem  of  an existin g pro xi mi ty   sens or       In   t he  case  of  the  cu rr e nt  pro xim it y  senso r,   it   includes  a n  analo gu e  c orr e ct ion   ci rc uit  for  li near it y,   bu t  2%   of   a  nonlinea rity   rate  is  no t  enou gh   to  sat isfy  the  re qu ire d  st and a r d.   Als o,   in  100C  or  hi gh e r  tem per at ur es   a nd  great er  t ha n  30  ba rs   of  pr ess ure,  t he  analo gu e   cha nnel s  are   sen sit ive,  wh ic h  le a ds   to  increasin g  the   err or  rates.  T her e fore,  we  pro pose  a  desig n  of   prox im it y  sensors  ap plyi ng   a  dig it al   sign al   processi ng m eth od  f or  e xact  m easur em ent.       Fig ure  1. The  c ircuit  str uctu re  of proxim i ty  sen sor  for vessel   eng i ne       2.2. Desi gn   of  network ed p r ox im it y sens or  ba s ed  on   dig ital sig na l  proc essing   Figure  1  is  a  struct ur e  of  pro pose d  pro xim it y  sensors  vessel   eng ines .  It  is  con sist s  of  res onance  par ts  wh ic h  m akes  hi gh - f reque ncy o sci ll at ion   a nd co ntin uous vib rati on.  T he  detect ing  p art fun ct ion   is  to   recti fy  the  decr ease d si gn a ls.   Figure  2  sho w s  a  pro gr am   structu re  of  a  pro xim it y  senso r   f or  a  vessel  e ng ine.  T he   m ic ro - co ntr oller   m anag es  al l  sign al   process,  c on t ro l  an d  c om m un ic at ion .  It  is  desig ned   t o  sat isfy  the  s ens or s  respo nse   tim e .   This  syst em   us es  32bit  of  m icr oc ontrolle r  a nd   at   the  sam e  t i m e  us e  STM3 2f1 00   of   ARM  CORTEX  M 3  that  works  as  m uch   as  24 M Hz.   The  str uctu re  of   t he  pr ogra m   is  con sist ed   of   sig nal  rece iving  an d  filt e rin g  pa rt,   com m un ic at ing , dat a c om pensat ion  a nd c on t ro ll in g ou t pu t  port.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c   En g  &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Proximity   Se nsors  based  M ar ine E ngine F au lt  D et ect ion   us i ng CAN  Pr otoc ol   ( J. Bri ndha )   621     Fig ure   2. Flo w char t  of a  pro pose d prox im ity  sen s or for   ves sel  Engines     2.3.   Ap pli ca tio n  and  Rea li z at io n of CA N op en  prot oco l   The  f undam ental   structu re  of  CAN op e n  prot oco l  is  defines 3  la ye rs   as  s hown   i n  Fig ure   3.  It  co ns ist s   of   a  ph ysi cal   la ye r,   data  li nk  la ye r,   an d  t he  ap plica ti on  la ye r.   T he  C AN   C on t ro ll er   is  connecte d  to  the  m ic ro co ntro ll e r,   a nd  it   hel ps   s end  an d  receiv e  of  the d ist anc e  m easur e m ent,  qual it y  inf orm at ion   of  m at e rial   of   a  m easur ed  ob j ect ,  an d  in f orm at ion   about  the  co rr ect io n  va lue  of  ci rcu it   error s .  I n  CA N op e n  protoc ol,  CAN   2 . 0A  is  ISO  1151 9  inter nati on al   sta ndar d,  an d  the  c ontr act   con ta in s  r apid  tr ansm issi on   s pee d,   CR C  and  retransm issi on .  The   pro xim ity   sens or  c on sist s  of  the   net wor k  with  bus  to polo gy,  Sta nd a r d  C AN  2.0 A  ve rsion   to  dual ise   data   li nk   f ro m   the  disco nnect ion   of   c o m m un ic ation   trac k,   a nd  app li es  CA N open  prot oco l  t hat  has   the d at a t ransm issi on  s pee d 1 25kb ps   [9 ] .           Fi gure  3. CA N op e n  C omm un ic at ion  P ro ce dures     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vol .  9 ,  No.  3 ,  Ma rc h   201 8   :   619   –   6 23   622   3.     DESIG N OF  TROU BL ES HOOTI NG S YS TE M   3.1.    St ruc tu re  of  a tr ou blesh ooti ng   dia gnosis s ys te m for  vess el   engines   Figure  4  is  a  blo c k  dia gr am   of   tr ouble  dia gnos is  syst em   for  sh i p  en gine s.  Each  cy li nder  has  tw o  pro po se d  pr ox i m ity  senso rs  on  the  outsi de  of  crank  th rou gh  an d  a  bo tt om   dead   centre  of   the  cr os s he ad.   By   getti ng   data  f r om   tho se  sens or s ,  the  syst em   c he ck s  de flect ion   of   a  c ranks haf t  a nd   a br a sion   of  the  cra nk  pi n,   cro ss hea d  bea r ing   a nd   m ai n  bear i ng   of   a  c ranks haf t  in  re al - tim e  m easure d  data  is  colle ct ed  an d  store d  by   CAN op e n  protoco l  of   bus  to polo gy.  It  dis play s  dev ic e  anal ysi s  and   sho ws   data  and   se nd s  it   to  AMS  throu gh   MODB US /TC P pro t oc ol.           Figure    4. Bl oc k diag ram  o f  a  tro ub le s hootin g  syst em  f or   ve ssel en gin e       4.     SY STE M  PE RFO R MANCE  EVA L UA T ION   4.1.    Perfo r ma nce  eva lu ati on o f an  e ng ine  ship  t r ou blesh ooti ng  s ystem    The  res pons e   tim e  m ark ed  on  th e  no ti ficat ion  on   AMS   m easur e d  by  li nkin g  s uggeste d  pro xim i ty   sens or ,   dis play   and,  an d  t hen   inputt ing   im pulse   m or e  tha n  the  lim it .  The  r esp on se  ti m e  i s  m easur ed  by  giv in g  var ie ty   in  a  m agn et ic   fiel d  i n  the  detect ing   coil  of  se nsor  m easur em e nt  par t  beca use   it   can  no t  gi ve  the  disp la cem ent  of  a  m easur ed  obj ect   as   the  un i t  i m pu lse .A t  th e  detect ing  coi l  of   s ugge ste d  sens or   m easurem ent  par t,  prod uce t he  te st l oo p  to   change m agn et ic  f ie ld.           Figure  5. Re spon s e ti m e o f  pr ox im ity se ns or       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c   En g  &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       Proximity   Se nsors  based  M ar ine E ngine F au lt  D et ect ion   us i ng CAN  Pr otoc ol   ( J. Bri ndha )   623   Figure  5  s how s  the  tim e   of   rep ly   of   pro xim ity  senso r  by   increasin g  unit   i m pu lse .  The  outp ut  is   m easur ed  by  usi ng   O sci ll os c op e .  The  re su lt   ind ic at es  that  the  date  of   re s pons e  ( 6x )  is  within  70 0uS,  wh ic h  i s   sat isfies   the  re qu i rem ent to use as a c ontr olli ng   sh i p  e ng i ne  and  pro xim it y  sens or   f or   supe rv is or y se r vice.       5.     CONCL US I O N     In   this  pap e r,   t he  exec utio n  of  nearness  se nsor  is  ve rified   by   ou tl inin g  an d  unde rsta nd i ng  the  sen sor  to  foresee  t he  li fe  of   fi rst  ha rdwar e  of   sh i p  m oto rs,   a nd  it   m ade  it   con cei vab le   to  ide nt ify   bla m es  throu gh   m easur in g  a nd  regulat ing   de flect ion   of   c ra nk s ha ft  an d  ba se  rig ht  on  ta r get  of  cr os s he ad  co ntin uous l y.  The   inv est igati ng  a rr a ng em ent  of  the  sh ip  m oto r  is  ac knowle dg e d,   a nd  it s  execu ti on  is  assessed  t o  ha ve  th e   capaci ty   to  che ck  data  of  e ng i ne  li fe A MS ( Alarm   Mon it ori ng  System ).   F or   i n  the   f uture   researc h,  we  w ant  t o  stud y  pla n  strat egies  to  e nh a nc e  exactness  of   syst e m   i m p la nted  cl os e ness  s ens or   a nd   nonl inearit y,  an d  outl ine  fr am ewo r ks   th at   can  qu a ntify   li fe  of   exten sive  sh i p  m oto r  by  con te m platin g  disinteg rati on   m easur e  str at egy   for  cham ber   li ner   a nd  inclu di ng   it   to  in ves ti gating  ar ra nge m ent  of   s hip   m oto r,   an d  c re at e  and   c once ntrate   ano t her   proce dure  to  s ub sti tute  a  m ov in g  norm al   fil te r  t hat  finds  the  norm al   of   m id dle  by  te sti ng  ADC   inf or m at ion .       REFERE NCE S   [1]   [1]   K  R  Fow le r,  Syste m  D esign  that   M ini mizes  both  Missed  De t ec t ions  and  Fals e  Al arm s:  A   C ase  Study  in   Ar c   Fa ult Det e ct ion ,   Instrum ent at ion   and  Mea sur ement  T ec hnolog y   C onfe re nc e, Ma y   2004.   [2]   [2]   A  Le m a y ,   S   Knight,  A   Mod bus  command  and  cont rol   chan nel ,   Annual   IEEE  S y st ems   Confer ence  (S y sCon) ,   April  2016  1 - 6,   [3]   [3]   R  Phan,   Authenticate d   Mod bus  Protoc ol  for  Criti ca l  Inf ras t ructure  Prot ec t i on ,   IE EE   Tra ns ac t ions  on  Pow er  Deli ver y ,   Jul y   2 012   [4]   [4]   A  Mene ndez ,   Industrial  F ie l dbus  Impr ove ments  in  Powe r  Di stributi on  and  C onduct ed  No ise  Im -   munity   Wit h   No  Extra Costs ,   IEE E   Tr ansa ctio ns on  Industrial  El e ct roni cs,   Jul y    2011   [5]   [5]   D  H  Choi,   Wirel ess  Fi e ldbus  for  Net worked  C ontrol    Syste m  using  LR - WPA N ,   Inte rna ti ona l  Journal  of  Control,   Autom at ion  and   S y stems ,   Februa r y       2008   [6]   [6]   D  S  Kim ,   Y   S  Le e  Max imum  Al lowabl e  De lay   Bounds  in  Net worked  Cont rol  Syste ms ,   Control   Engi n ee r in g   Prac tice,   De ce m ber     2003 .   [7]   [7]   F  H  Kuang,   An  Imple men ta ti on  of  Re mote   Monit or  Master   Stat ion  Based  on  CANope n  Pr otoc ol ,   Applie d  Mec hanics a nd   Mate ri al s,   Jul y     2011.   [8]   [8]   Sw al es,   Andy ,   Open   Modbus/TCP Speci fica tion ,   Schne ide r   Elec tr ic ,   Mar ch  19 99.   [9]   [9]   S.  Cava l ie ri   Me et ing  real - ti m e  constrain ts  in   CAN,   I EE E   Tr an sac ti ons on   Indu stria l   Inform at i c s,  Ma y       2005 .   [10]   [10]   G  Cena ,   A  Vale nz ano  A  protocol   for  autom ati c  node  d iscovery  in  CANope n   net works,  IEEE   Tra nsac ti ons  on   Industria l   Elec tr onic s,  June     200 3.   [11]   [11]   A  Flamm in ia nd,   A  T aro ni ,   Design  and  Imple menta ti on  of  a   Wirel ess  Fieldb us  for  Pl astic   M achi neri es, IE EE  Tra nsac ti ons on   Industria l   Elec tr onic s,  Mar ch  20 09.   [12]   [12]   G   Cena ,   A  Vale nz ano,   An  i mpr ove d  CAN  fiel dbus  for  industrial   appli ca ti ons,  IEE E  Tra nsa ct i ons  on  Industria l   El e ct roni cs,   Aug   1997.   [13]   [13]   Shanthi ,   H  J,  Anita,  E  M.   S ec ure  and   Effi cient  Distan ce   Ef f ec t   Routing  A lg orithm  for  Mobi li ty  ( SE_DRE A M)  in  MANE Ts .   In   Proce edi ngs  of  t he  3rd  Inte rna t i onal   S y m posium   on  Big   Data   and  Cloud  Comput ing  Chal l eng es   (ISBCC – 16’)     Spring er  In te rn at i onal   Publishing .   2016;  65 - 80.   [14]   [14]   Ha y oung  Oh,  Sangsoon  Li m .   Light - wei ght  Rout ing  Protoc o l  in  IoT - based  In te r - Dev i ce   Telec omm unic ati on   Wirel ess  Env iro nment ,  Int ern ati o nal   Journal  of  El e ct ri ca l  and  C om pute r  Engi ne eri ng  (IJECE) ,   Vol  6,   No  5,   Octobe r  2016 ,   p p.   2352 - 2361 .   [15]   [15]   Abderre za k   Guenounou,   Ali  Male k,   Michel  Aill erie,   Achour   Mahra ne.   LabV I EW  Inte rfac e  fo r  Controll ing  a  Test  B enc h   fo r  Phot ovo lt ai c  Module s  and  Extracti on  o f  Vari ous  Paramete rs ,  Inte rn at ion al  Journal  of   Pow er  El e ct roni cs  and   Drive   S y s te m s   (I JP EDS),  Vol  6,   No 3,   Sep te m ber   2015,   pp.   498 - 5 08.   [16]   [16]   Zha ng  Li w ei ,   Xu  Chen,   Liu  Jie ,   W u  Jial o ng,   Fault - tolera nt  for  El ec tr ic   Vehic l es  Drive   S y stem  Sensor   Fail ure ,  Indone s ia n  Journal  of  E le c tri c al   Eng ineeri ng  and  Com p ute r  Sci enc e ,  Vo l  11,   No  10, Oc t ober   2013, pp .   5938 - 5944.   [17]   [17]   T.   Hem al at ha,   Detect ing  Sy bil   At ta ck   wit h  a   Scal able   Protocol ,   Inte rn at ion al   Journal  of  MC  S quar e  Scie n ti fi c   Resea rc h   ( IJM SR ),   Vol   4,   No 1,     2012,   pp.   35 - 41 .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.