船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计.pdf

! ! 收稿日期：##$ % % # 第一作者简介：王宏智，男，工学硕士，助教 文章编号：$’ % ’(($（##$）#) % ##’ % #* 船舶柴油机冷却水温度 控制系统的设计 王宏智! 张冬梅! 盛进路 （青岛远洋船员学院机电系，山东! 青岛 $$#’） ! ! 提! 要：由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常 明显。因此，将单片微处理器应用到船舶自动控制领域成为目前轮机自动化的焦点课题之一， 为越来越多的科研机构所重视。作者就是在此基础之上提出了船舶冷却水温度控制系统的一 种设计方案。 关键词：单片机! 冷却水系统! 温度控制 中图分类号：+$$) 文献标识码：, ! ! ! 概述 船舶柴油机动力装置运转时，有许多机械、设 备会散发出大量的热量，为了保证部件正常工作， 必须及时将这些多余的热量散发出去。因此，冷 却水系统的功用，就是对需要及时散热的机械和 设备提供足够的冷却水进行冷却，以保证其在一 定合适的温度范围内安全、可靠地工作。 目前，船舶柴油机冷却水温度的自动控制系 统大多采用的是电子式控制方式，使用的是模拟 式调节仪表，主要以电子器件的逻辑运算输出控 制信号，来驱动继电器对电动机进行转向控制，从 而达到对温度的控制。从整体上看主要存在以下 两个明显的缺点： ! 采用的元器件比较落后，导致 电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了 备件管理和维护工作的难度； 由于系统整体比 较复杂，及模拟仪表的实现功能的限制，这些温度 控制器都采用了最简单的控制规律，不能提供很 好的控制性能。鉴于此，提出了基于单片机控制 的船舶柴油机冷却水温度控制方法。 ! 单片机温度控制器的优点 我们知道，单片微处理器具有高精确度、高灵 敏度、高响应速度，以及耗能少、自动控制、安全可 靠等优点，同时，其逻辑控制运算是由软件来进行 的，容易实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控 制算法的实现，而且不受外界工作环境的影响，因 此，基于单片机的温度控制器可以安全可靠地运 行，智能控制冷却水的温度稳定在某一给定值，或 者给定值附近，使得船舶柴油机冷却水温度测控 满足现代远洋船舶的要求。 *! 系统设计 整个船舶柴油机冷却水温度控制系统主要由 计算机控制中心（ 上位机）和打印机、远程通讯模 块、单片机测控平台（ 下位机）、温度传感器组、执 行机构，以及控制软件等部分组成的，系统采用了 总线结构、模块化的设计方法，各部分既可以独立 工作，又能够联网协同工作，组建方式灵活，并具 有良好的可扩展性。 *- 系统硬件框图 整个系统的硬件组成简图如图 % 所示。 ·’· ##$ 年第 ) 期! ! ! ! ! 青岛远洋船员学院学报! ! ! ! ! ./0- ’! 1/- ) 万方数据 图 ! !# 系统硬件组成图 $% 系统各组成部分功能说明 $% % ! 计算机管理控制中心（ 上位机）和打印 机 计算机控制中心可以对单片机测控平台进行 远程实时显示和检测。利用计算机中安装的通讯 软件，计算机可以与单片机进行实时通讯，将单片 机存储器中的相关数据传输和显示在计算机终端 显示器上，方便轮机员对每个检测点的实际温度 和设定温度进行比较和监测，对于超标的数据给 予特殊颜色的显示并报警。 同时，上位机也可以对测控平台的历史数据 进行存储分析和打印，以方便轮机员对测控平台 的每一个温度数据进行存储。当每次启动软件 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机中。 $% % 远程通讯模块 为了便于上位机（ 计算机）和下位机（ 单片 机）的通讯，我们采用了标准 ’( $ 串行通讯规 范。我们知道，’( $ 通讯标准的有效传输距 离受到一定的限制，只有 !) 米左右，这对系统总 的布局不利。但由于船舶上的空间有限，一般情 况下，上位机与下位机的距离都在 !) 米以内，所 以就不再对通讯模块加装长距离接受器（中继器） 或者进行 ’( $ 转 ’( *+) 处理，以降低系统 的整体投资。 $% % $ 单片机测控平台（下位机） 单片机测控平台（下位机）是整个温度控制系 统的重要组成部分，是联系温度信号采集和计算 机管理控制中心的枢纽。一方面，它要获取温度 传感器组的测量数据，并且与温度设定值进行比 较，同时输出控制信号到执行机构；另一方面，它 要将温度测量数据和设定数据上传到计算机管理 控制中心（连接打印机）。 本测控设备提供了 $ 位 ,-. 数码管显示设定 温度数值和测量温度数值，系统还设计了硬件看 门狗电路，具有掉电数据保护功能和系统故障复 位功能。 系统控制流程是，单片机将温度传感器测量 到的信号经信号调制电路和 / 0 . 转换得到实际测 量温度，与预先设定温度数值进行比较，当测量温