基于單片機(jī)的船舶輔助鍋爐智能控制系統(tǒng)

3．1．2　本系統(tǒng)CPU采用8032單片機(jī)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行以下擴(kuò)展：以一片16K×8 位CMOS靜態(tài)E－PROM27128作為程序存貯器，以一片8K×8位CMOS靜態(tài)RAM6264作為數(shù)據(jù)存貯器，附加一片DS1216多功能日歷時鐘，DS1216器件內(nèi)部包含振蕩電路和后備鋰電池，它的上面附帶有一個28腳插座，插入RAM6264后可以保持RAM中的數(shù)據(jù)在停電時也不丟失。以一片8155作為擴(kuò)展I／O口，其中PA口作為檢測信號輸入口，PB口作為聲光報警輸出口。

3．1．3　輸出控制部分由信號輸出，信號驅(qū)動及驅(qū)動電機(jī)組成，控制信號由CPU經(jīng)DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換后送出，經(jīng)驅(qū)動電路放大后送給驅(qū)動電機(jī)控制鍋爐風(fēng)門及噴油電磁閥的開度，進(jìn)而控制鍋爐內(nèi)壓力的大小。

3．1．4　鍵盤顯示部分采用專用鍵盤顯示芯片8279，該芯片具有自動對鍵盤顯示器掃描并識別鍵盤上閉合鍵號的功能，不僅可以大大節(jié)省CPU對鍵盤顯示器的操作時間，從而減輕CPU的負(fù)擔(dān)，而且顯示穩(wěn)定、程序簡單，不會出現(xiàn)誤操作。鍵盤部分主要用于輸入智能控制算法的一些初始值及參數(shù)，顯示器采用8 位LED顯示器。

3．1．5　監(jiān)控定時部分，為防止由于外界電源、電磁輻射等引起的干擾使程序偏離正常的控制流程，進(jìn)入死循環(huán)，造成系統(tǒng)故障，本系統(tǒng)利用定時器及分頻器，由硬件構(gòu)成Watchdog，實現(xiàn)監(jiān)視定時器定時復(fù)位功能。

3．2　軟件設(shè)計

軟件設(shè)計主要包括：水位控制，燃燒程序控制，壓力智能控制，安全保護(hù)等模塊。

3．2．1　工作原理

為了使鍋爐安全運行，控制鍋爐啟動有一定的程序，當(dāng)鍋爐水位正常，即水位處于高水位與低水位之間（P1．1＝0，P1．2＝0），蒸氣壓力低于最大允許點火壓力（PA．1＝1）時，風(fēng)機(jī)將自動啟動（置P1．4＝1），先進(jìn)行40 s的預(yù)掃氣，此時風(fēng)門最大（直接置DAC0832輸出為FFH），以排除殘存在爐膛內(nèi)的油汽，防止點火時發(fā)生冷爆，預(yù)掃氣快結(jié)束時，接通點火變壓器（置P1．6＝1），啟動燃油泵（置P1．5＝1），把風(fēng)門及噴油電磁閥開度調(diào)?。ㄖ苯又肈AC0832輸出為一個較小的值），以利于點火成功。這時爐膛內(nèi)風(fēng)、油、火齊全，如點火成功，光敏電阻阻值下降（PA．0＝0），點火變壓器停止點火（置P1．6＝0），這樣燃油經(jīng)電磁閥繼續(xù)噴到已點著的火焰上，在風(fēng)機(jī)的助燃下正常燃燒，進(jìn)入壓力智能控制程序，如果點火失敗，光敏電阻阻值很大（PA．0＝1），則系統(tǒng)發(fā)出點火失敗聲光報警（置PB．1＝1），并自動進(jìn)行第二次循環(huán)，關(guān)閉風(fēng)門及噴油電磁閥（置DAC0832輸出為00H），從40 s預(yù)掃氣開始循環(huán)，若第二次循環(huán)仍未點火成功，系統(tǒng)停止工作（置P1．7＝1）且聲光報警。

當(dāng)正常燃燒突然熄火（PA．0＝1），系統(tǒng)發(fā)出中途熄火聲光報警（置PB．2＝1），同理，程序控制系統(tǒng)自動從頭開始，等待爐內(nèi)壓力下降至PA．1＝1，然后進(jìn)入40 s預(yù)掃氣，重新點火啟動。

當(dāng)鍋爐正常燃燒后，本系統(tǒng)按照智能控制算法控制風(fēng)門及油門驅(qū)動電機(jī)以控制風(fēng)、油門大小，使?fàn)t內(nèi)壓力維護(hù)在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

本系統(tǒng)的水位控制由直接放在主程序之前及之后的高低水位判斷指令來決定是否啟停給水泵，若檢測到高水位信號（P1．2＝1），說明之前啟動過給水泵，此時應(yīng)停止給水泵工作（置P1．3＝0）反之，若檢測到低水位信號（P1．1＝1），則置P1．3＝1，此時應(yīng)啟動給水泵工作。

安全保護(hù)中的壓力危險（PA．2＝1），水位危險（P1．0＝1），中途熄火（PA．0＝1）等保護(hù)也由接在主程序之后的判斷指令來完成的，若PA．2＝1或P1．0＝1，則停止系統(tǒng)工作（置P1．7＝1）并且聲光報警，若PA．0＝1，中途熄火，則關(guān)閉風(fēng)油門（置0832輸出為OOH），停止風(fēng)機(jī)及燃油泵工作（置P1．4＝0，P1．5＝0），并作中途熄火聲光報警，程序自動重新開始。　

3．2．2　主程序流程圖

船舶輔助鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)的主程序包括系統(tǒng)初始化、鍋爐水位控制、燃燒程序控制、鍋爐蒸汽壓力自動控制、安全保護(hù)等模塊。其流程圖如圖3—2所示。

4　結(jié)束語

經(jīng)樣機(jī)實驗證明本系統(tǒng)由于采用了基于8032單片機(jī)的智能控制方式，與全部采用繼電——接觸器或PLC的輔助鍋爐自動控制系統(tǒng)相比，具有硬件電路簡單、價格低廉、無觸點等優(yōu)點，同時系統(tǒng)動靜態(tài)特性得到很大改善，系統(tǒng)的水位控制、燃燒程序控制、蒸汽壓力控制、安全保護(hù)、故障檢測等功能均由8032單片機(jī)完成，充分體現(xiàn)了單片機(jī)組成的系統(tǒng)的優(yōu)越性。

［參考文獻(xiàn)］
［1］　喻方平等．微型計算機(jī)在船舶中的應(yīng)用［M］．電子工業(yè)出版社．
［2］　李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)［M］．北京航空航天大學(xué)出版社．
［3］　涂時亮．單片微機(jī)控制技術(shù)［M］．復(fù)旦大學(xué)出版社．
［4］冒天誠．船舶電力拖動自動控制系統(tǒng)［M］．人民交通出版社．
［5］　李士勇.模糊控制、神經(jīng)控制和智能控制論［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1993.