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，操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，井将其所有的操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对键盘显示器的操作时间，从而减轻CPU的负担，而且显示稳定、程序简单，不会出现误操作。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。