船舶机舱微机控制系统的功能与电路分析

目前，国内绝大多数船舶的机舱服务设备采用。大量的中间继电器、接触器、时间继电器组成，实现各种控制功能，它们的共同特点是线路复杂、可靠性差、有时容易出现误动作，特别是触头氧化及铁芯与衔铁弄脏后的吸力不足，机械运动部件运动不灵活而出现被卡烧坏线圈等故障，给维护过程带来极大不便，甚至会影响正常营运工作，而且，这种设备体积大、重量重、价格贵。因此，国内部分先进船舶已把可编程序控制器应用于部分控制系统，大大提高运行可靠性，带来显著经济效益。部分PLC的核心也是单片机，若用单片机直接开发标准船用控制系统，将进一步降低成本价格。
本文介绍的这种价格低， *** 作方便的新型船舶燃油锅炉自动控制系统不使用继电器，线路简单、可靠性好、体积小、重量轻，且由于采用了单片机系统，可以加入性能优异的智能控制算法，井将其所有的 *** 作和控制过程都固化在EPROM中，因而只要更换EPROM芯片，就可以改变其功能，这一点有利于该系统在无需大幅改变其硬件结构基础上进行更新换代。一般，船舶燃油锅炉控制系统由四个部分组成：
1、水位控制及过低危险水位报警保护；
2、燃烧程序控制，即炉子点火启动过程控制；
3、气压力智能控制，功能是维持炉内压力为设定值，原系统为简单的比例控制；
4、安全保护，包括中途熄火、压力过高，水位过低等保护。
二、硬件设计
整个系统硬件电路由CPU及外围芯片组成，其结构框图如图1所示，完成数据采集、声光报警、输出控制、键盘输入及显示、监控定时等功能。
1、 数据采集部分由压力传感器、变送器、精密电阻、A/D转换器等组成。变送器将来自压力传感器的压力信号转换成(4-20)mA的电流信号通过精密电阻再将其转换成(1-5)V的电压信号，此信号经ADC0809送入CPU。
2、本系统CPU采用8032单片机，在此基础上进行以下扩展：以一片16K×8位CMOS静态EPROM27128作为程序存贮器。以一片8k×8位CMOS静态RAM6264作为数据存贮器，附加一片DS1216多功能日历时钟，DS1216器件内部包含振荡电路和后备鲤电池，它的上面附带有一个28脚插座，插入RAM6264后可以保持RAM中的数据在停电时也不丢失。以一片8155作为扩展I/O口，其中PA口作为检测信号输入口，PB口作为声光报警输出口。
3、输出控制部分由信号输出，信号驱动及驱动电机组成，控制信号由CPU经DAC0832数模转换后送出，经驱动电路放大后送给驱动电机控制锅炉风门及喷油电磁阔的开度，
进而控制锅炉内压力的大小。
4、键盘显示部分采用专用键盘显示芯片8279，该芯片具有自动对键盘显示器扫描并识别键盘上闭合键号的功能，不仅可以大大节省CPU对键盘显示器的 *** 作时间，从而减轻CPU的负担，而且显示稳定、程序简单，不会出现误 *** 作。键盘部分主要用于输入智能PID算法的一些初始值及参数，显示器采用8位LED显示器。
5、监控定时部分，为防止由于外界电源、电磁辐射等引起的干扰使程序偏离正常的控制流程，进入死循环，造成系统故障，本系统利用定时器及分频器，由硬件构成Watchdog，实现监视定时器定时复位功能，如图2所示。其原理为：设本系统程序完整运行一周期的时间是Tp，Watchdog的定时周期为Ti，Ti>Tp，在程序进行一周期后就对定时器复位清零，只要程序正常运行，定时器就不会溢出，若由于干扰等原因使系统不能在Tp时刻对定时器复位清零，定时器将在Ti时刻溢出，引发系统复位，起到监控作用。

现代运输船舶尽管种类繁多，构造不一，但都是由船体和动力装置两部分组成，并配置有各种舾装设备和系统。 船体及其上层建筑 运输船舶的主体，为旅客、船 员以及货物、动力装置和油、水等物料提供装载的空间。 钢质运输船船体是用各种规格钢板和型材焊接而成， 由船底、两舷、首端、尾端和甲板组成水密空心结构。 船底有单底和双底结构，由船底外板（包括平板龙骨）、 内底板和内底边板(双层底结构的船有)、纵向骨架、横 向骨架等构件组成。船底骨架有横骨架式和纵骨架式两 种。横骨架式结构由肋板（横向构件）、中桁材（位于 船底纵向中心线处的纵桁,又称中内龙骨）、旁桁材(位 于船底纵向中心线两侧的纵桁,又称旁内龙骨)等构件组 成;纵骨架式结构减少肋板数,但增加船底纵骨。两舷由 水密的舷侧外板和加强它的骨架（肋骨和舷侧纵桁、纵 骨等）组成。为了加强船体首尾结构,在首端有首柱,在 尾端设尾柱。船体内部设若干道舱壁，形成不同用途的 舱室。船的首部和尾部设有防撞舱壁，分别形成首尖舱、 尾尖舱，以保安全。安装主机、辅机及其附属设备的机 舱一般设在船中部或尾部，相应的船型称为中机型或尾 机型。船体垂直方向则用甲板和平台分隔，甲板少则一 层，如油船、散货船；多则十余层，如远洋客船。贯通 首尾的最上一层水密甲板称上甲板。船体的强度须能承 受船上的载荷和外界水压力，以及风浪中所产生的弯曲 和扭转等应力。 上层建筑是指上甲板以上的建筑物。货船的上层建 筑主要供驾驶 *** 纵和船员生活之用。过去典型的杂货船 多为中机型,其上层建筑分别设在船首、船尾和中部,分 别称为首楼、尾楼和桥楼，这种船称为三岛式船。桥楼 是全船工作和生活的中心，最上层是驾驶台、海图室、 电报间等，驾驶台以下部分为船员居住、休息、娱乐的 场所。为了取得更多的使用和居住面积，可把三楼分别 或全部联接起来。如把首楼和桥楼联接起来，即成长首 楼船；把尾楼和桥楼联接起来，即成长尾楼船。20世纪 初，船主们为了扩大船舶装货容积，同时利用当时船舶 吨位丈量法规中的某些弱点，建成一种有两层甲板的遮 蔽甲板船。两层甲板之间的空间可以装货而又可以不计 入总吨位，从而减轻了各种服务费用及纳税额，因此长 期成为干货船的主要船型。但该船型水密性差、不安全， 所以现在已由国际海事组织修改丈量法规，取消了这种 船型。现代货船以尾机型居多，上层建筑也多设在船尾。 客船的上层建筑比货船的发达，甲板层数多，每层内部 用钢质围壁加以分隔，成为旅客居住和进行各种活动的 场所。 动力装置 包括为船舶提供推进动力的主机，为全 船提供电力和照明的发电机组，以及其他各种辅机和设 备。主机是运输船舶的心脏。现代运输船舶的主机绝大 多数为低速或中速柴油机，由它直接或减速后驱动装在 尾部的螺旋桨来推动船舶前进。除柴油机外，也有少数 船舶采用蒸汽机、汽轮机、燃气轮机乃至核动力装置。 柴油机船上发电机组为2～3台柴油发电机组，一般采用 400伏三相交流电,频率为50赫兹或60赫兹。船上还装有 副锅炉或废气锅炉，为全船提供蒸汽和热源。各种辅机 和设备主要有空气压缩机、各种油泵、水泵以及热交换 器、管路、油水柜等。 舾装设备和各种系统 舾装设备包括：① *** 纵设备， 如舵设备；②系船设备，如锚泊设备和系泊设备等；③ 关闭设备，如舱口盖、水密门、舷门、出入口盖等；④ 信号设备如信号灯、信号旗等；⑤救生设备，如救生艇、 救生筏、救生圈、救生衣等；⑥起货设备，如货船上的 吊杆装置和甲板起重机（见船舶起货设备），油船上的 货油泵,滚装船上的升降机、跳板等等；⑦其他设备,如 客船上的防摇设备，拖船上的拖带设备，顶推船上的顶 推装置等。船上各种系统包括：将舱底积水排出船外的 舱底水排出系统，向压载水舱供水和把水排出的压载水 系统，送水灭火的消防系统，排除甲板积水、粪便水和 洗濯污水的疏水、处理和排污系统，供给船员和旅客所 需饮用水、洗濯水和卫生用水的生活用水系统，以及通 风、取暖和空气调节系统等。 参考文献： 百科全书交通卷

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