基于单片机的船舶锅炉燃烧控制系统的设计研究

船电技术Ｉ控制技术　基于单片机的船舶锅炉燃烧控制系统的设计研究　陈长江，李世臣　（大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连１１６０２６）　摘　要：针对现代船舶锅炉燃烧自动化控制系统的要求，提出一种基于Ｐ８９Ｖ５１ＲＤ２单片机的船舶燃油辅锅　炉燃烧的自动控制系统，设计了控制系统的硬件电路，编写了软件程序。使得控制系统结构更加简单，可　靠性提高，维护管理更方便，生产成本大大降低，体积更小，对锅炉燃烧控制系统的研究具有参考价值。　关键词：自动控制　单片机中图分类号：ＴＰ２７３　锅炉　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３．４８６２（２０１３）１０－００１３－０３　Ｓｈｉｐ　Ｂｏｉｌｅｒ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＭＣＵ　Ｃｈｅｎ　Ｃｈａｎｇｊ　ｉａｎｇ，Ｌｉ　Ｓｈｉｃｈｅｎ　（Ｍａｒｉｎｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＤａｌｉａｎ　Ｍａｒｉｔｉｍｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ　１１６０２６，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｂｏｉｌｅｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏ　ｍｏｄｅ　ｍａｒｉｎｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｕｔｓ　ｆｏｒｗａｒｄ　ａ　ｓｈｉｐ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｏｉｌ－ｉｒｅｄ　ｂｏｉｆｌｅｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｐ８９ＶＳ１ＲＤ２　ＭＣ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｉｍｐｌｅｒ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｍｏｒｅ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ，ｃｏｓｔ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｅｄ　ｓｉｚｅ　ｓｍａｌｌｅｒ．Ｉｔ　ｈａｓ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅｆｏ　ｂｏｉｌｅｒ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＭＣ　ｂｏｉｌｅｒ　０　引言　随着现代科技的发展，船舶自动化程度越来　越高，锅炉作为船舶重要的一部分，其燃烧系统　的自动控制对于提高船舶和锅炉的自动化具有很　大的意义。传统的控制系统中多数是靠继电器和　接触器等完成，其工作可靠性不高，维护管理也　不方便。此外，ＰＬＣ控制系统虽然可靠性较高，　但价格昂贵，而且一旦出现故障必须返厂维修。　以单片机为主控元件的自动控制系统不但能解决　传统的继电器控制系统可靠性低、维护困难等问　题，而且价格更低，体积更小，维修更加方便。　动点火，并根据锅炉的蒸汽压力，自动完成对燃　烧强度的自动控制。此外，当在各过程中出现任　何故障时会自动采取相对应的安全保护措施，并　发出声光报警提示轮机管理人员。　厂——Ｆ　兰　．ｉ　图１船舶锅炉燃烧自动控制系统图　３控制系统的硬件设计　硬件电路板部分采用的是以Ｐ８９ｖ５１ＲＤ２单　片机为控制系统的主控元件Ｉ２Ｊ，其电路原理图如　图２所示。　２．船舶锅炉燃烧自动控制系统概述　如图１所示，船舶锅炉燃烧自动控制系统包　括锅炉自动点火、自动停炉、燃烧强度自动控制　和点火及燃烧过程中的安全保护口１。当按下锅炉　系统由四部分组成，单片机Ｐ０口和Ｐ２口通　过ＵＬＮ２８０３芯片控制各继电器等开关量的动作，　来控制水泵、油泵、风机等电气设备的工作。　启动按钮后，控制系统会按照既定的程序完成自　收搞日期：２０１３－０３　０７　作者简介：陈长江（１９９０一），男，研究生。研究方向：　轮机自动化。　Ｐ３．４～Ｐ３．７通过ＡＤ６９４芯片控制风、油门等模拟　量的输出，来控制供风量和供油量的大小。风压、　油压和蒸汽压力等模拟量通过ＴＬＣ０８３８芯片模　１３　船电技术ｉ控制技术　点火变压器、点火电磁阀通电，开始点火，并通　过火焰探测器检测点火是否成功，若成功则使重　油供油电磁阀通电，重油回油电磁阀和轻油供油　电磁阀断电，并加大供风量和供油量，若不成功　则进行后扫风之后结束点火并发出声光报警。　主　喜　・　图２锅炉燃烧自动控制原理图　２１燃烧强度的自动控制　蒸汽压力传感器的信号经过Ａ／Ｄ转换后送入　单片机，如果蒸汽压力比设定的值小，则单片机　Ｐ３口输出更大的信号增加供风量和供油量，增加　燃烧强度；反之，如果蒸汽压力比设定的值大，　则单片机输出较小的信号减小供风量和供油量，　降低燃烧强度。　３１　自动安全保护　当水位监测器监测到的水位信号低于设定的　低水位时，Ｐ０口输出信号控制使水泵电机运行，　当监测到水位信号低于危险水位时，Ｐ０口输出控　制信号使供油电磁阀断电打开，Ｐ３口输出控制信　号将风门开到最大进行后扫风并发出声光报警。～　～　　当风压传感器检测到风压低于设定值时和火焰探　测器检测到炉膛熄火时，切断供油，进行后扫风　并发出声光报警。　４　自动控制系统软件部分　控制系统的程序设计将实现自动点火、燃烧　强度自动调节、水位调节和安全保护等功能。软　件部分由Ｃ５１编程实现，程序包括主程序、上位　机通信子程序、定时器中断子程序、风门调节子　程序、油量调节子程序、各压力温度传感器的模　数转换子程序和各电气设备启停子程序　］。主程　序流程图如图３所示。　５结束语　以Ｐ８９Ｖ５１ＲＤ２单片机为主控元件的锅炉燃　烧自动控制系统不但解决了传统控制系统可靠性　低，维护困难等问题，而且使整个控制系统结构　更加简单，价格更低，并且使燃烧工程风油比例　控制更加精确，使燃烧更加充分，降低了船舶运　输成本。　开始　低水位　岫Ｙ　水泵启动补水　轻油泵　系统复位　———　—一　起动　故障排除　——－，　一　较　小　后扫风及　声光报警　——　－．一　风机起动　——。　一　§油供　磁阀通　切断供油　ＹＩ蒸汽压　叶Ｙｒ　熄火　Ｙ　一　轻油供油电磁阀断电　ｌ垩堂整些Ｊ　豳阖　崮豳　Ｙ～　Ｙ一　图３主程序流程图　参考文献：匿愿　　［１】林业锦．轮机自动化［Ｍ】．大连：大连海事大学出版　社，２００９．　［２］胡汉才．单片机原理及其接口技术［Ｍ］．北京：清华　大学出版社，２０１０．　［３］樊向党，孙文林，王海军．ＴＬＶ５６１４串行ＤＡ转换器与　５１内核单片机的接口设计［Ｊ］．仪表技术，２００６，（１）：　６７．６８．　［４］付金龙，朱林剑．电压／电流转换器ＡＤ６９４原理及应　用［Ｊ］．电测与仪表，２０００，（１１）：５１－５３．　［５］黄义新，方怡冰．基于单片机的船舶辅助锅炉智能控　制系统［Ｊ］．工业仪表与自动化装置，２００２，（１）：５３—５６．　［６］李寒林，黄玉燕，林金表．自动化机舱辅锅炉的单片　机控制［Ｊ］．集美大学学报（自然科学版），２００６，（１）：　７１—７４．　１　５