基于单片机的船舶辅助锅炉智能控制系统

上述各参数的在线整定很重要，直接影响控制性能，根据控制趋势，应有k1＞k3＞k5＞k7≥0，k2＞｜k4｜＞｜k6｜＞k8≥0，若k2、k4、k6、k8为0，则没有该项的控制作用。

2．2．5　当｜e｜≥emax，偏差过大，采用砰—砰控制，输出控制量最大（或最小），尽快减小偏差，即

因为本控制系统的执行机构为电动阀门，所以Umax对应的状态为阀门全开，Umin对应的状态为阀门全关。

2．2．6　当｜e｜＜emin时，偏差已达到允许范围，控制量不变，维持原状，即

智能控制算法流程图如图2—2所示。

3　智能控制器在8032单片机上的实现

3．1　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3—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。

3．1．1　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。

3．1．2　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E－PROM27128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锂电池，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。

3．1．3　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阀的开度，进而控制锅炉内压力的大小。

3．1．4　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控制算法的一些初始值及参数，显示器采用8 位LED显示器。

3．1．5　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。

3．2　软件设计

软件设计主要包括：水位控制，燃烧程序控制，压力智能控制，安全保护等模块。

3．2．1　工作原理

为了使锅炉安全运行，控制锅炉启动有一定的程序，当锅炉水位正常，即水位处于高水位与低水位之间（P1．1＝0，P1．2＝0），蒸气压力低于最大允许点火压力（PA．1＝1）时，风机将自动启动（置P1．4＝1），先进行40 s的预扫气，此时风门最大（直接置DAC0832输出为FFH），以排除残存在炉膛内的油汽，防止点火时发生冷爆，预扫气快结束时，接通点火变压器（置P1．6＝1），启动燃油泵（置P1．5＝1），把风门及喷油电磁阀开度调小（直接置DAC0832输出为一个较小的值），以利于点火成功。这时炉膛内风、油、火齐全，如点火成功，光敏电阻阻值下降（PA．0＝0），点火变压器停止点火（置P1．6＝0），这样燃油经电磁阀继续喷到已点着的火焰上，在风机的助燃下正常燃烧，进入压力智能控制程序，如果点火失败，光敏电阻阻值很大（PA．0＝1），则系统发出点火失败声光报警（置PB．1＝1），并自动进行第二次循环，关闭风门及喷油电磁阀（置DAC0832输出为00H），从40 s预扫气开始循环，若第二次循环仍未点火成功，系统停止工作（置P1．7＝1）且声光报警。

当正常燃烧突然熄火（PA．0＝1），系统发出中途熄火声光报警（置PB．2＝1），同理，程序控制系统自动从头开始，等待炉内压力下降至PA．1＝1，然后进入40 s预扫气，重新点火启动。

当锅炉正常燃烧后，本系统按照智能控制算法控制风门及油门驱动电机以控制风、油门大小，使炉内压力维护在一个稳定的范围内。

本系统的水位控制由直接放在主程序之前及之后的高低水位判断指令来决定是否启停给水泵，若检测到高水位信号（P1．2＝1），说明之前启动过给水泵，此时应停止给水泵工作（置P1．3＝0）反之，若检测到低水位信号（P1．1＝1），则置P1．3＝1，此时应启动给水泵工作。

安全保护中的压力危险（PA．2＝1），水位危险（P1．0＝1），中途熄火（PA．0＝1）等保护也由接在主程序之后的判断指令来完成的，若PA．2＝1或P1．0＝1，则停止系统工作（置P1．7＝1）并且声光报警，若PA．0＝1，中途熄火，则关闭风油门（置0832输出为OOH），停止风机及燃油