船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计
船舶机仓自动控制实例第一节主机冷却水温度控制新版系统
考点1由需要外加能源气动或电动仪表组成自动控制系统全部是间接作用式控制系统。
图4-1-1给出了用TQWQ型气动温度三通调整阀组成气动温度自动控制系统原理图，这个系统还采取了按力矩平衡原理工作百分比调整器。
测量单元、调整器和显示仪表全部装在-个壳体内，是属于基地式仪表。
图4-1-1 用TQWQ型气动三通调整阀组成冷却水温度控制系统1-温包；2-毛细管；3-测量波纹管；4-主杠杆；5-反馈波纹管；6-定值弹簧；7-放大器；8-喷嘴；9-挡板；l0-气缸；11-活塞；12-弹簧；13-转阀；14-三通阀；系统测量单元是温包1，它是由不锈钢材料制成，里面充注膨胀系数较大。
沸点较低易挥发性液体。
利用温包内介质压力随温度而改变性质，来反应冷却水温度实际值。
温包内压力改变经紫铜管接入测量波纹管3。
百分比调整器是由主杠杆4，及作用于主杠杆4上测量波纹管3、反馈波纹管5、定值弹簧6、喷嘴8、挡板9及气动功率放大器7等部分组成。
由小气缸10、活塞11、三通阀14组成实施机构。
当系统处于平衡状态时，作用于主杠杆4上测量力（温包输出压力信号和测量波纹管有效面积乘积)对支点18产生测量力矩，和作用主杠杆4上反馈波纹管5反馈力对支点18产生反馈力矩及定值弹簧6张力对支点18所产生力矩相平衡，主杠杆4稳定不动，挡板和喷嘴之间开度不变，气动功率放大器7输出一个不变稳定气压信号，三通调整阀中转阀13位置固定不变。
这么通冷却器管口和旁通管口开度不变，冷却水温度稳定在给定值上。
当系统受到扰动（如柴油机负荷忽然增大)，冷却水出口管路水温会升高（温包是插在冷却水出口管路中)，温包l内介质汽化加强，经过毛细软管2使测量波纹管3内压力升高，主杠杆4将绕支点18逆时针方向转动。
固定在杠杆左端喷嘴8将离开挡板9，其背压降低，于是气动功率放大器输出压力信号减小（测量信号增大，输出信号减小调整器叫反作用式调整器)。
小气缸10中活塞11在弹簧作用下向上移动，拉动转阀13逆时针方向转动，开大通冷却器管口，关小旁通管口，即经冷却器冷却水流量增大，旁通水量降低，使冷却水温度降低，并逐步向给定值方向恢复。
船用柴油机中央冷却系统水温的智能控制(初稿)
摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。
在这些众多的先进测量控制技术中，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，如何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。
PID水温控制调节方法出现时间较早，已被大部分现代船舶所淘汰。
因此本文针对传统的柴油机中央冷却系统水温PID控制系统算法较为复杂，不能准确、快速、灵敏、稳定的调节柴油机冷却水的温度，提出了基于89C51单片机的智能冷却水调节系统的控制方案和具体方法。
在建立柴油机中央冷却系统高温淡水（缸套冷却水）冷却回路的动态热力模型基础上，将柴油机功率模糊信号引入到了高温冷却水温度控制系统中。
通过调节三通阀的开度，从而可以达到降低冷却水温度的动态偏差，快速而准确的调节冷却水温度的目的。
比较得出基于功率信号模糊预调节与水温Smith+PID调节的智能控制方法，明显优于常规PID控制方法。
在实际应用中实现了对船舶柴油机冷却水的智能精确控制，减少了油耗，延长了发动机的使用寿命。
关键词：智能控制；89C51单片机；精度高；速度快1AbstractWith the rapid development of computer technology, measuring instruments and control technology, the application of advanced measurement and control technology, equipment and methods were applied in the modern field of automatic control. Due to the improving performance and decreasing price of single-chip microprocessor, its cost performance became outstanding beyond the numerous advanced measurements and control technologies. Therefore, one of the focuses of the current turbine automation topics is to apply the single-chip microprocessor into ship automatic control, which has been paid attention to by more and more research institutions.PID temperature control adjustment method, which has the problems of complexity and can not accurately, rapidly, sensitively and stably control the diesel’s cooling system, had been eliminated by most modern ships. Therefore, this essay will focus on the the problems of the PID control system algorithm of the central cooling system water temperature in conventional diesel engines, and propose a control scheme and approach which is based on the 89C51 micro-controller smart cooling water conditioning system. The solution is to introduce the engine power fuzzy signal into a high-temperature cooling water temperature control system by establishing a dynamic model of the central engine cooling system temperature fresh water ( jacket cooling water ) cooling circuit on the basis of thermodynamic model. By adjusting the opening degree of the three-way valve to achieve the aim of reducing the dynamic deviation of water temperature and quickly and accurately adjusting the cooling water temperature. It can be significantly better than the conventional PID control methods system simulation studies which gains fuzzy intelligent control power signal pre-conditioning and water -based Smith + PID regulator. In practical applications, not only precise control of intelligent engine cooling water vessel is achieved, but also the fuel consumption is reduced and the life of the engine is extended.KEY WORDS:intelligent controls,89C51 microcomputer, high precision, high speed2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)第2章船用柴油机中央冷却系统 (10)2.1船用柴油机中央冷却系统工作过程 (10)2.2系统的构成 (10)2.2.1 系统结构图 (11)2.2.2 系统各组成部分功能说明 (11)2.3 系统的性能指标 (13)2.3.1 系统的主要技术功能 (13)2.3.2 系统的性能特点 (14)第3章系统硬件组成 (15)3.1 系统硬件组成结构图 (15)3.2 系统各部分结构 (16)3.2.1 测温电路 (16)3.2.2 A/D转换电路 (17)3.2.3 键盘与显示电路: (18)3.2.4 串行通讯模块: (19)3.2.5 声光报警电路: (19)3.2.6 主控单元(MCC): (20)第4章系统软件介绍 (22)4.1 温度控制系统算法 (22)4.1.1 系统的整体控制 (22)4.1.2 算法介绍 (23)4.2 计算机软件及功能 (28)4.3 单片机的软件设计 (30)34.3.1 主程序: (31)4.3.2 T.0中断服务子程序 (32)4.3.3 串行口中断服务程序 (33)第5章系统可靠性研究 (34)5.1 系统硬件的可靠性设计 (34)5.2 系统软件的可靠性设计 (36)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)4第1章绪论1.1课题提出背景船舶柴油机冷却水温度控制技术是轮机自动化技术的重要组成部分。
船舶柴油机冷却水温度控制技术参考资料
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。
从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是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；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。
综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。
1.1 直接作用式控制方式在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。
这是一种早期的反馈式控制方式。
其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。
这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。
同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。
整个船舶主机冷却水温度控制系统主要是由单片机测控平台、温度传感器组、执行机构，以及控制软件等部分组成的。
其中，温度采集模块是由分布在柴油机冷却水系统各部分的温度传感器组成的，采用了具有良好性能的感温元件，用来测量冷却水的温度；单片机测控平台内置单片微处理器，由温度采集接口电路、键盘与显示电路、以及执行机构接口电路所组成，可以对柴油机冷却水的温度进行监控，对执行机构发出控制指令，实现温度的检测与控制[3]。
2.2 系统各组成部分功能说明下面分别对单片机测控平台、温度传感器组、执行机构和控制软件等部分进行详细的说明:1)单片机测控平台单片机测控平台是整个温度控制系统的重要组成部分，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，实现温度的检测与控制。
船舶柴油机缸套冷却水温度模糊PID自适应控制及仿真
断检测 ｅ ｅ ， 和 ｃ 再根 据模 糊 控制 原理 对 ３个 参数 进
２ 船舶柴油机缸 套冷却 水温度 模糊 ＰＤ 自 Ｉ 适 应控 制 系统
２１ 模糊 ＰＤ 自适应控 制系统结构［ ． Ｉ １
行 在 线 整 定 ， 过 常 规 Ｐ Ｄ 控 制 器 获 得 新 的 Ｋ。 Ｋ 、 通 Ｉ 、
图 １所 示 。
ｌ 引 言
船舶 柴油机 缸套冷却 水温度是 机舱 一个 重要 的 热工参数 ， 精确控 制冷却水 温度 ， 可以有效 地 控制 柴 油机缸套 的低温腐 蚀 、 温腐蚀并 减少 热应力 ， 高 高 提
柴油机 的动力性能 。主机缸套 冷却水 温度 控制 系统
是 一 个 具 有 大 惯 性 、 滞 后 和 时 变 性 特 点 的 复 杂 非 纯
Ｋ 后 ， 对控制对 象输 出相 应 的控 制 ， 被 控对 象 具 使
有 良好 的动态 、 态特性 。 静
２ ２ 参 数 模 糊 整 定 原 理 ．
基 金项 目： 江省 教 育 厅科 研 项 目（ 目编 号 ： ０ ８ ４ ２ ） 浙 项 Ｙ２ ０ ０ １ ６ 作 者 简介 ： 红 明（ ９ ８ ） 男 ， 师 。 徐 １７一 ， 讲
Hale Waihona Puke 模糊 Ｐ Ｄ控 制器 的工 作原理 是运用模 糊数学 的 Ｉ 基本 原理 和方法 ， 操作 人 员 的调 整 经验 和 技术 知 将
徐 红 明 ， ： 船 舶 柴 油 机缸 套 冷 却 水 温度 模 糊 Ｐ Ｄ 自适 应控 制及 仿 真 等 Ｉ
识 总 结 成 为 Ｉ 条 件 ） ＨＥ 结 果 ） 式 的 模 糊 规 Ｆ（ Ｔ Ｎ（ 形
ｅ 偏 差 变 化 率 ｅ 之 间 的模 糊 关 系 ， 运 行 中 通 过 不 和 ｃ 在
船舶冷却水系统设计与分析
１ 冷 却 水 系统 设 计 的基 本 要 求
（ １ ）系 统 应 满 足 设 计 任 务 书 或 技 术 规格 书 的要 求 。
循环系统。系统应设 淡水高 温报警及 超高温 自动停 车保护 装 置， 主机 淡水 冷 却泵 一般 有 ２台 （ 小 船除 外） 互 为备 用 ， 自动
切换 。
究仍 然是 一个 重 要 的课 题 。
（ １ ）常规的淡水冷却 系统包括 主机、 发 电柴油机及空压 机 淡水冷却系统 。主机淡水冷却系统 由淡水冷却泵 （ 机带泵 或独
立电动泵） 、 冷却器 、 温 度 自动 调 节 阀 、 缸套水加热器及泵 （ 有 时
由电动淡水泵兼 ） 、 膨胀水箱 、 海水淡 化装 置等组成独立 的闭式
气缸盖和活塞等部件散 向外界 。为 了能散 出这 些热量 ， 需要有
足 够 数 量 的冷 却 介 质 强 制 流 经 受 热 部 件 ， 通 过 冷 却 保 证 这 些 受
海水泵 ， 部分设备用海水冷却 ， 称为混合式冷却系统 。
（ ３ ）机舱应设不少于 ２个并尽 可能分布于两舱 的海水门 ， 航行 于浅水航 区的船舶其海 水 门应有 一个 是高位 。２个 （ 或更 多） 海水 门用海水总管 连接 ， 总管上设有海水滤器及 相应阀件 。 海水 门应有透气管 、 蒸汽及压缩空气吹洗管 。 （ ４ ）海水系统包 括海水 门， 应有 防腐 、 防污装置 ， 如牺牲 阳 极、 电解海水防腐 装置等 ， 以防止或减少腐蚀及海生物 附着 。
２ ． ２ 淡 水 冷 却 系统
热部件 的正常稳定温度 。因此 ， 绝 大部分柴油机都设 有冷却水 系统 。随着技术 的持续 发展 ， 到 ２ Ｏ世纪 ７ Ｏ年 代初 期开 始 ， 中 央冷却水系统便逐渐广泛运用起来 。这种 冷却系统 的特点是 ， 利用舷外海水通过一个低温淡水冷却 器对低温淡水 进行冷却 ， 被冷却 的低温淡水 再去 冷却各 种换热 器和船 舶主柴 油机缸套 水冷却器 中的高温淡水 ， 主柴油机是 由高温冷却 水 回路进 行冷 却。在这种冷却系统 当中， 舷外 海水不再接触各 种换热器 和主 柴油机 。这种冷却 系统避免 了海水 引起的腐蚀 问题 ， 提高 了设 备和系统 的安 全可靠性及寿命 。因此 ， 对船舶 冷却水 系统 的研
基于PLC的船舶中央冷却水专家控制系统设计
中央冷 却水控 制系统 主要包 括 Ｐ Ｃ控 制 器 、 Ｌ 温 度传感 器 、 水调节 阀 和双速海水 泵 、 淡 高温淡水 冷却 器和 中央淡 水冷却 器 等 。Ｐ Ｃ控制 器 的功 能 是 ， ］ Ｌ
不 同负荷 的工作 要求 。
３ Ｐ Ｃ专 家 控 制 算 法 Ｌ
３ １ 船舶 中央冷 却水控 制 系统 的特点 ． 船舶 经 常处 在大 风 浪 中航 行 ， 运 行 工况频 繁 其 地 发生 变化 ， 得主机 负荷要 不断地 重新 调整 ， 而 使 从
制 温度不稳 定等 不利 因素 。本 文主要 探讨 运用基 于 Ｐ Ｃ的 中央 冷却水 专家 控制 系统 ， Ｌ 使温 度 的控 制更 加稳 定 、 可靠 、 适应 性 强 ， 以达 到节 能 和提 高 精 度 的
目的 。
２ ２ 系 统 工 作 原 理 ．
当 系统受 到扰 动时 ， 如主 机 负荷 因 风浪 影响 突 然增加 （ 减少 ） 或海 水温度 突然变 化 ， 主机 冷却水 （ 高
电动执行 器 Ｍ， 电动 执 行 器 调 节 三 通 阀 开 度 的 大
２ 船舶 中 央 冷 却 水 控 制 系 统 的 组 成 及 基 本
原 理
２ １ 系统 的 组 成 及 各 部 分 基 本 功 能 ．
小， 使冷 却水温 度 逐 渐恢 复 到给 定 值 。当 低温淡 水
循环 回路的三通 阀 阀位处 于 不 同位 置 时 ， 使 三 台 将 海 水泵按 不 同的组 合投 入 运行 ， 以满 足 中央冷 却 器
作 者 简 介 ： 冬 林（ ７ 一 ） 男 ， 师 。 蔡 １ ３ ， 讲 ９
维普资讯
蔡 冬 林 ， ： 于 Ｐ 的船 舶 中央 冷 却 水 专 家控 制 系统设 计 等 基 Ｉ Ｃ
船舶柴油机冷却系统工作原理
船舶柴油机冷却系统工作原理船舶柴油机冷却系统是一个重要的系统组成部分，能有效地控制柴油机的温度，保障机械设备的安全和稳定运行。
本文将阐述船舶柴油机冷却系统的工作原理，包括冷却水的循环流动、热交换和调节机理。
船舶柴油机冷却系统的工作原理是基于热力学原理的，通过对冷却水的循环流动、与柴油机发热零件之间的热交换以及冷却水的温度调节来控制柴油机的冷却效果。
具体结构包括水面冷却系统和内部冷却系统。
水面冷却系统主要是将海水或淡水通过水泵引入船舶柴油机水箱中，由此达到冷却柴油机的目的。
在水箱中，冷却水和柴油机的发动机之间通过一个热交换器来实现热量的转换。
当柴油机内部发热部件的温度升高时，冷却水会吸收这些热量并迅速流回水箱，实现了的循环。
内部冷却系统是柴油机内部直接对高温部件的冷却工作进行调节，与水面冷却系统相辅相成。
其基本结构是水泵、散热器和水管。
当柴油机开始工作时，水泵将冷却水抽入散热器，然后在散热器中排放。
此时，由于高速碰撞和摩擦，发动机内部的摩擦部件和气缸壁上会产生大量的热量。
热量通过壳体和水管传到散热器的壁面，然后通过水管将热量传导到冷却水内部，进而再次进行循环的利用。
在船舶柴油机冷却系统中，调节机理也很重要。
为了控制柴油机的温度，冷却水需要不断地循环流动，并根据柴油机的用途和负载使用船舶柴油机冷却系统中的通断器、调节杆、水温计来控制水温，由此保持柴油机的稳定工作。
在日常维护中，需要对船舶柴油机冷却系统进行定期的检修和清洁，以保证其顺畅地运行。
一旦发现故障，要及时处理，以免造成更多的损害。
特别是在长时间停运的船舶中，冷却水常常滞留在发动机中，因此必须在重新启动发动机前进行清洗和注油的工作以防止冷却水在启动过程中对机器产生影响。
综上所述，船舶柴油机冷却系统是一个复杂且重要的系统。
正常的运转和维护需要有专业的技术人员进行监视和操作。
在航行途中出现故障或者机器过热时，要及时对船舶柴油机冷却系统进行维修和调试，以确保整个船舶的安全、稳定和经济效益。
基于单片机的柴油机冷却水温度控制系统的设计
４系统 的软件开发
软件 是整个控制 系统设计 的核心环节 ， 它 具 有充分 的灵活性和 自由性 ， 可以根据 系统的 控 制要 求而 变化 如果 说 ， 件部分 的设 计具 硬 有 通用性 ， 么软 件设计 则主要是针对 某一特 那 定控制 对象 ， 可以用来完成硬 件设计不能达 到 的 功能 。 片 机 多具 备 的智 能功 能 就是 要 由 单 软 件 部 分 来 实现 完成 。 本 “ 于 单 片 机 的 在 基 柴 油机冷 却水 温度控 制 系统” 的设计 中 ， 制 控 参数的输 入和计算 等都是需要软 件来完成 的 ．
１本课题研究 的技术关键 １ Nhomakorabea１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 口和 出 口 处 安 装 了温 度传 感 器 。 用 “ 口处 温 度 测 采 进 控 ， 口处 报警 “ 出 的方 式 ， 样 ， 这 使整个 系统 各 循环 回路 的温度均可 自动调节 ， 提高 了整个 系 统的适应 性和控 制精确性 ； １ ２ 讯方式 ．通
摘 要 ： 着计算 机技术 ， 随 测量 仪器和控 制技 术的 高速 发展 ， 在现 代 自动控 制领域 中， 用 了越 来越 多的先进 洲量控 制技 术 ． 备 、 方 应 设 和 法。 在这 些众 多的先进 测量控 制技 术 中，由于单 片微 处理 器的性 能 Ｅ益提 高 价格 又不断 降低 ， ｌ 使其性 能价格 比的优 势非常 明显 。 因此 ， 如何 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 。 关键 词： 冷却水 系统 单 片机 温度控 制 可靠性 中图分 类号 ： Ｐ Ｔ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ６ ４ ０ ８ （ Ｏ ｏｏ （） ０ ９ － １ １ ７ — ９ ｘ ２ １ ） ５ａ－ ０ ５ ０ 船 舶柴油 机冷 却水 温度 控制技 术 是轮 机 自动化 技术 的重要 组成 部分 。 轮机 自动 化 ， 是 指 各种 自动 化 仪 器仪 表 、 制 元 件 、 控 逻辑 元 件， 以及计 算机系统等组 成的各 种 自动控制 和 检测 系 统 。 它可 以 对船 舶 机舱 内动 力装 置 的 运 动参数进行 自动控制 ， 对机器设备 的运行状 态进行检测和 报警 ， 也可 以对主要机 器设备进 行 自动 操 作 等 。 键 盘 与 显 示 电路 、 串行 通 信 接 Ｉ 电路 、 门 Ｚ ｌ 看 狗 电路 ， 及执 行机 构接 口电路 所组 成 的 。 以 （） １ 整个系统的硬 件由计算机控制 中心 ， 单 片机测 控平台 ， 印机 ， 打 三相 交流伺服 电机 ， 温 度 传感 器组 织等 组 成 。 ２２系统 各组成 部分功 能说明 ． 下面 ， 我们分别对计算 机管理控制 中心（ 上 位 机 ） 打 印机 、 程 通 讯 模块 、 和 远 单片 机 测 控 平 台（ 下位 机）温度 传 感器 组 、 、 执行 机构 和 控 制 软件等 部分进行 详细 的说 明 ： （计算机管理控制中心（ １ ） 上位机 时ｒ１ 。 Ｅ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 。 用 计算 机 安装 利 的通讯 软件 ， 算机可以 与单片机进 行实时通 计 讯 ， 单片机存储 器 中的 相关数据传输 和显示 将 在计算 机终端显 示器上 ， 方便 用户对每 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 。 （） 片 机测 控 平 台（ 位 机 ） ２单 下 。 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 。 方面 ， 一 他要 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 （ 接打 印机 ） 连 。 （ ） 度 传 感 器组 。 ３温 在系统设计 时 ， 我们采 用了具有 良好性能 的 感温 元 件 ， ｔＯ ， 铂ｐ ｌ ０ 用来 测量 冷 却 水的 温 度。 同时 ， 了保 证 测量 的准 确 性 ， 为 我们 采 用 了多 点测量的方法 ， 即在高温 回路 中高温淡 水 的进 １ 和 出 口 、 温 回路 中低温 淡 水 的进 口 ５ １ 低 和出 口都安 装 了温度 传感器 ， 别测量这几 点 分 的温 度 ， 后单 片机控 制 多路开 关 ， 别采 集 然 分 这几 点的温 度数 值 。 某一 时刻 ， 在 单片 机采 集 的某个点的 温度实际数 值 ， 然后 与该点的设 定 出 口传递输 出控制信号 ， 经光电耦合４ ２ ￣ 模 Ｎ ５１ ］ 拟 开关Ｃ ４２后去控制继 电器的通断 ， Ｄ ０５ 进而控 制 三相伺服交 流步进 电机 的旋转 ， 当实际温度 偏 高时 ， 单片机 输 出控制 信号使正转继 电器通 电， 伺服 电机正 转 ， 改变三 通调节 阀的开 度 ， 增 加流过淡水冷却 器的淡水量 ， 使淡水温度降低 ； 当实际温度偏低时 ， 单片机输 出控制信号使 反 转继 电器通 电， 伺服 电机反转 ， 三通调节 阀 改变 的开 度 ， 增加旁 通冷 却水流 量 ， 使淡水 温度升 高 ， 终起 到温度 控制 的作用 。 最
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参考文献(3条) 1.郑凤阁 轮机自动化 1998 2.胡汉才 单片机原理及其接口技术 1996 3.王丹 采用Smith预估器的船舶主机冷却水温度控制器的设计 1996(05)
本文读者也读过(10条) 1. 张少明.卢晓春.Zhang Shaoming.Lu Xiaochun 船舶柴油机冷却水温度微机控制系统的设计[期刊论文]-船电 技术2009,29(1) 2. 史成军.郭晨.沈智鹏 船舶中央冷却水系统管网的建模与仿真方法[会议论文]-2004 3. 许晓彦.郑华耀.Janusz Mindykowski 主机高温淡水冷却水温自适应控制研究[会议论文]-2003 4. 张少明 船舶柴油机冷却水温度的微机控制系统开发[期刊论文]-珠江水运2005(11) 5. 吴桂涛.孙培廷 基于功率的缸套冷却水出口温度控制系统的研究[期刊论文]-中国航海2003(3) 6. 郭卫勇.孙俊.王海刚.Guo Weiyong.Sun Jun.Wang Haigang 船舶冷却水系统建模及可视化的实现[期刊论文]中国水运（理论版）2007,5(10) 7. 李明.Li Ming 船舶冷却水电解防污装置研试成功[期刊论文]-海洋信息2001(1) 8. 祁辉宇 柴油机冷却水温度控制系统的改进[期刊论文]-机电技术2009,32(2) 9. 吴桂涛.孙培廷 低速柴油机采用变流量冷却时冷却水温度控制方法[会议论文]-2006 10. 陈铁铭.王文齐 舷外水自然冷却系统的设计计算[期刊论文]-江苏船舶2001,18(2)
万方数据
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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
万方数据
・Байду номын сангаас*,・
船舶柴油机冷却水温度控制系统的设计
作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 王宏智， 张冬梅， 盛进路， WANG Hong-zhi， ZHANG Dong-mei， SHENG Jin-lu 青岛远洋船员学院机电系,山东,青岛,266071 青岛远洋船员学院学报 JOURNAL OF QINGDAO OCEAN SHIPPING MARINERS COLLGE 2006,27(4) 1次
$% & 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 万方数据 ・!+・
图 ! " !# 系统硬件组成图
量温度， 与预先设定温度数值进行比较， 当测量温 度比设定温度高时， 单片机断续输出控制信号， 经 过光电隔离和驱动放大后， 输出给增大输出继电 器， 继电器控制三相伺服交流电动机断续运转， 使 得连接在电机上的三通调节阀转动， 减少不经冷 却器的旁通水量， 增加经冷却器的淡水量； 若是测 量温度比设定温度低时， 单片机断续输出控制信 号， 经过光电隔离和驱动放大后， 输出给减小输出 继电器， 继电器控制三相伺服交流电动机断续运 转， 使得连接在电机上的三通调节阀转动， 增加不 经冷却器 的 旁 通 水 量， 减 少 经 冷 却 器 的 淡 水 量。 经过此自动控制过程， 使柴油机冷却水温度稳定 在设定数值， 或是设定数值周围， 从而达到自动控 制温度的目的。 $% &% * 温度传感器组 我们采用了具有良好性能的感温元件， 铂热 电阻 12!33 ， 用来测量冷却水的温度。同时， 为了 保证测量的准确性， 我们采用了多点测量的方法， 即在高温回路中高温冷却淡水的进口和出口、 低 温回路中低温冷却淡水的进口和出口都安装了温 度传感器， 分别测量这几点的温度， 然后单片机控 制多路开关， 分别采集这几点的温度数值。在某 一时刻， 单片机采集的是某个点的温度实际数值， 然后与该点的设定数值相比较， 再输出控制信号。 $% &% ) 执行机构 本控制系统的执行机构是指进行温度调节的 机械装置， 即控制继电器、 三相伺服交流电动机和 三通调节阀。 由于水是一种大惯性的传热介质， 当控制系 统对水温进行调节时， 由于冷却水的热容量大， 温 度响应速度很慢， 水温并不是立即调整到指定数 值， 而是一个缓慢、 渐进的变化过程， 因此， 就需要
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［*］ 郑凤阁 轮机自动化 ［ +］*,,- 年 第 * 版 大连 海事大学出版社 ［#］ 胡汉才 单片机原理及其接口技术［ + ］ *,,$ 年 第 * 版 清华大学出版社 王丹 采用 &./01 预估器的船舶主机冷却水温 ［!］ 大连海事大学学报 *,,$ 度控制器的设计［ +］ （ 2 ）(2 ’ (-
"##$ 年第 ) 期! ! ! ! ! 青岛远洋船员学院学报! ! ! ! !
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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 "$$#’& ） ! ! 提! 要： 由于单片微处理器的性能日益提高、 价格又不断降低， 使其性能价格比的优势非常 明显。因此， 将单片微处理器应用到船舶自动控制领域成为目前轮机自动化的焦点课题之一， 为越来越多的科研机构所重视。作者就是在此基础之上提出了船舶冷却水温度控制系统的一 种设计方案。 关键词： 单片机! 冷却水系统! 温度控制 中图分类号： +$$) ! ! &! 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 导致 两个明显的缺点： !采用的元器件比较落后， 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