船舶柴油机冷却水温度的微机控制系统开发

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1、船舶柴油机冷却水温度的微机控制系统开发 责任编辑:庄儒仲 船舶柴油机冷却水温度的 微机控制系统开发 口广东交通职业技术学院张少明 摘要:将单片机应用于船舶主柴油机冷却水温度 自动控制系统中.首先对温度测控系统进行了功能分 析,根据系统所要实现的功能进行了硬件元 器件的选择和软件算法的确定,最终得出主 机冷却水温度控制系统的整套硬件设计方 案. 2.系统硬件框图 2,1整个系统的硬件组成简图(见图2) 关键词:船舶冷却水系统单片机温度控制 船舶柴油机冷却水温度的微机控制系统丌发是 以现代远洋船舶卜广泛应用的船舶LfJ央冷却系统为 研究模型,以船舶柴油机

2、冷却水的温度测和控制为 研究对象进行的. 1.设计要求 现代远洋船舶使用的中央冷却系统绝大多数利 用船舷外的海水泵输送海水进入ll}

3、央冷却系统,来冷 却低温淡水,被冷却后的低温淡水再冷却船舶主柴 油机气缸套和气缸盖的高温淡水.船舶rI1央冷却系统 简化框见1 图1船舶中央冷却系统框图 设计主要解决以下内容: (1)多点测量:分别在船舶柴油机中央冷却系统 的高温淡水的进口和出口,低温淡水的进u和出口处 安装r温度传感器. (2)控制算法:分析丁几种在温度控制中常见的 控制算法,根据各自的优缺点,以搜针埘冷却水的固 有特性的分析,选用了带有smith补

4、偿的t’ID拧制. (3)系统没计时充分考虑了对船舶原有的资源进 行合理利用,应用原有的”算机和打印机来搭建整个 系统的计算机控制中心(上位机),廊用现有的船舶 络进行系统通讯和数据传输.. 2005/11蚌j;水运 图2系统硬件组成简图 2.2系统各组成部分功能 (1)i十算机管理控制中心(上位机)和打印机 计算机控制中心可以刈单片机测控甲台进行远 实时显示和检测,可以对测控平台的历史数据进行 存储分析和”印,以方便J{]户对测控平台的每一个温 度数据进行存储.每次肩动软件时,该软件可以自 动从单片机温度控制器中读出历史数据并存储到计 算L中 (2

5、)远干旱通汛模块 为了便于I位机(计算机)和下位机(单片机)的 通讯,我f『J采用了标准Rs一232串行通讯规范.通过 RS-232接口,单片机可以将采集到的温度数据传输到 计算机rfl,从而可以利用计算机的强大处理能力对数 据进行分析和存储,以及连接打印机对数据进行打印 保存. (3)单片机测控平台(F位机) 甲片机测控半台(下位机)是整个温度控制系统 的重要组成部分,是联系温度信采集和计算机管理 控制r的楸纽.一方而,它要获取温度传感器组的 测翳数据,并儿与温度设定值进行比较,吲时输出控 制信号到执机中句;另一方向,它要将温度洲量数据 和设定数据

6、j:传到讣算机管理控制II.. (4)温度传感器宝H 采』IJr其.有良好性能的感温元件,铂热电阻 Ptl00,用丁测节冷却水的温度.同时,为了保证测的 准确性,采J兀r多点测的方法,即在温同路巾高 温冷却淡水的进口和出f=_『,低温【nJ路中低温冷klJ淡水 的进n和m『_==_『都安装r温度传感器,分别测这几点 的温度,然后单片机=f】卒制多路开关,分别采集这几点 的温度数值..在某一一时划,单片机采集的是某个点的 温度宴际数值,然后与该点的设定数值相比较.再输 出控制信’,冈此,并不会增加单片机的运算负荷,使 得片机完仝自’能力承手H控制中心

7、的任务. (5)执亍_卡JEgO 系统的执行机构由控制继电器,j相伺服交流电 动机和三通调节阀组成 利用继电器接受单片机发出的间断的控制指令, 控制二相伺服交流电动机断续运转,带动三通调节阀 的转动,进而改变冷却水的温度. 3.系统的硬件开发 划空制系统的硬件电路结构原理图如图3所示.. 却水流过了淡水玲却器,州路水流混合后,冉到达温 度传感器处,被测温度的变化能反映出控制效粜. 在进行软件设计时,软件的结构采用lr模块化的 设计思路,将本控制器所要完成的功能分别进行编 和调试,等到所有的模块都凋试成功后,再将各个模 块连接成整体,组成单片机软什系统

8、这样的设计思 路,有利于程序代码的编写和优化,同时也便于没汁, 调试和口后的维护等. 整个控制系统的软件设计包括上佗Pc机软什和 片机了系统软件两个部分,其中,}位PC机的软什 主要是系统给定值的设定,历止数据的显示和用于打 印,异常报警,与单片机进行通信的各个程序;单片机 温度传感器组}多路开关}放大调制电路A/D转换 键盘与娃示电路 串行通讯RS-232 单片机I广——一 McsH报警电路 看门狗电路ll驱动电路卜_—叫执行机构 图3硬件电路结构原-W-图 测控系统用AT89C51作为徽处理器,采用铀电阻 (Pt1oo)f1为温度传感器,与运算放

9、大器(OP27)相结 合构成精密测温电路,用ADC0809片作为精密测 温电路与单片机的转换通道.键盘矩阵采