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摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。
在这些众多的先进测量控制技术中，由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。
因此，如何将单片微处理器应用到船舶自动控制领域，成为目前轮机自动化的焦点课题之一，为越来越多的科研机构所重视。
PID水温控制调节方法出现时间较早，已被大部分现代船舶所淘汰。
因此本文针对传统的柴油机中央冷却系统水温PID控制系统算法较为复杂，不能准确、快速、灵敏、稳定的调节柴油机冷却水的温度，提出了基于89C51单片机的智能冷却水调节系统的控制方案和具体方法。
在建立柴油机中央冷却系统高温淡水（缸套冷却水）冷却回路的动态热力模型基础上，将柴油机功率模糊信号引入到了高温冷却水温度控制系统中。
通过调节三通阀的开度，从而可以达到降低冷却水温度的动态偏差，快速而准确的调节冷却水温度的目的。
比较得出基于功率信号模糊预调节与水温Smith+PID调节的智能控制方法，明显优于常规PID控制方法。
在实际应用中实现了对船舶柴油机冷却水的智能精确控制，减少了油耗，延长了发动机的使用寿命。
关键词：智能控制；89C51单片机；精度高；速度快1AbstractWith the rapid development of computer technology, measuring instruments and control technology, the application of advanced measurement and control technology, equipment and methods were applied in the modern field of automatic control. Due to the improving performance and decreasing price of single-chip microprocessor, its cost performance became outstanding beyond the numerous advanced measurements and control technologies. Therefore, one of the focuses of the current turbine automation topics is to apply the single-chip microprocessor into ship automatic control, which has been paid attention to by more and more research institutions.PID temperature control adjustment method, which has the problems of complexity and can not accurately, rapidly, sensitively and stably control the diesel’s cooling system, had been eliminated by most modern ships. Therefore, this essay will focus on the the problems of the PID control system algorithm of the central cooling system water temperature in conventional diesel engines, and propose a control scheme and approach which is based on the 89C51 micro-controller smart cooling water conditioning system. The solution is to introduce the engine power fuzzy signal into a high-temperature cooling water temperature control system by establishing a dynamic model of the central engine cooling system temperature fresh water ( jacket cooling water ) cooling circuit on the basis of thermodynamic model. By adjusting the opening degree of the three-way valve to achieve the aim of reducing the dynamic deviation of water temperature and quickly and accurately adjusting the cooling water temperature. It can be significantly better than the conventional PID control methods system simulation studies which gains fuzzy intelligent control power signal pre-conditioning and water -based Smith + PID regulator. In practical applications, not only precise control of intelligent engine cooling water vessel is achieved, but also the fuel consumption is reduced and the life of the engine is extended.KEY WORDS:intelligent controls,89C51 microcomputer, high precision, high speed2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)第2章船用柴油机中央冷却系统 (10)2.1船用柴油机中央冷却系统工作过程 (10)2.2系统的构成 (10)2.2.1 系统结构图 (11)2.2.2 系统各组成部分功能说明 (11)2.3 系统的性能指标 (13)2.3.1 系统的主要技术功能 (13)2.3.2 系统的性能特点 (14)第3章系统硬件组成 (15)3.1 系统硬件组成结构图 (15)3.2 系统各部分结构 (16)3.2.1 测温电路 (16)3.2.2 A/D转换电路 (17)3.2.3 键盘与显示电路: (18)3.2.4 串行通讯模块: (19)3.2.5 声光报警电路: (19)3.2.6 主控单元(MCC): (20)第4章系统软件介绍 (22)4.1 温度控制系统算法 (22)4.1.1 系统的整体控制 (22)4.1.2 算法介绍 (23)4.2 计算机软件及功能 (28)4.3 单片机的软件设计 (30)34.3.1 主程序: (31)4.3.2 T.0中断服务子程序 (32)4.3.3 串行口中断服务程序 (33)第5章系统可靠性研究 (34)5.1 系统硬件的可靠性设计 (34)5.2 系统软件的可靠性设计 (36)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)4第1章绪论1.1课题提出背景船舶柴油机冷却水温度控制技术是轮机自动化技术的重要组成部分。
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。
从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。
综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。
1.1 直接作用式控制方式在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。
这是一种早期的反馈式控制方式。
其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。
这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。
同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。
整个船舶主机冷却水温度控制系统主要是由单片机测控平台、温度传感器组、执行机构，以及控制软件等部分组成的。
其中，温度采集模块是由分布在柴油机冷却水系统各部分的温度传感器组成的，采用了具有良好性能的感温元件，用来测量冷却水的温度；单片机测控平台内置单片微处理器，由温度采集接口电路、键盘与显示电路、以及执行机构接口电路所组成，可以对柴油机冷却水的温度进行监控，对执行机构发出控制指令，实现温度的检测与控制[3]。
2.2 系统各组成部分功能说明下面分别对单片机测控平台、温度传感器组、执行机构和控制软件等部分进行详细的说明:1)单片机测控平台单片机测控平台是整个温度控制系统的重要组成部分，它要获取温度传感器组的测量数据，并且与温度设定值进行比较，同时输出控制信号到执行机构，实现温度的检测与控制。
船舶中央冷却水操作说明1、电源投入：1）、接入三线四线，380V交流电压；2）、打开QR总开关，投入总电源；3）、打开QF1开关，变压器接通电源；4）、打开QF2、3、4开关，1、2、3号变频器接通电源；5）、打开QF5开关，24V开关电源接通电源；6）、打开QF6开关，PLC通电；2、手动启动：1）、按下HMI界面上的手动启动按钮，进入手动画面；2）、手动界面1，手动调试各个阀的启动停止，检查各个阀的情况；3）、手动界面2，手动启动每个变频器以及输入运行频率（按百分比计算）；3、参数设置：1）、按下HMI界面上的参数设置按钮，进入参数设置界面；2）、设置倒泵时间以及PID设定值；3）、按下系统参数设置按钮，进入系统参数设置界面；4）、设置修改系统时间以及蜂鸣器的禁鸣设置；4、自动启动：1）、打开对应的开关，模拟各个阀的开关到位；2）、自动正冲开关设置：冷1打开开关置1，关闭开关置0；冷2打开开关置1，关闭开关置0；反3打开开关置1，关闭开关置0；反6打开开关置1，关闭开关置0；反4打开开关置0，关闭开关置1；反5打开开关置0，关闭开关置1；反7打开开关置0，关闭开关置1；反8打开开关置0，关闭开关置1；3）、自动反冲开关设置：冷1打开开关置0，关闭开关置1；冷2打开开关置0，关闭开关置1；反3打开开关置0，关闭开关置1；反6打开开关置0，关闭开关置1；反4打开开关置1，关闭开关置0；反5打开开关置1，关闭开关置0；反7打开开关置1，关闭开关置0；反8打开开关置1，关闭开关置0；4）、按下启动按钮，启动系统；5）、旋转电压发生器的旋钮，模拟海水出口温度；6）、按下参数监控按钮，监控各个变频器的频率，电压，电流以及各个传感器的实际值；7）、按下趋势图按钮，观察各个变频器的频率，电压，电流以及各个传感器的实际值的趋势图；8）、要停止系统运行按下停止按钮，发生紧急事件时按下急停按钮；9）、出现故障停止时，清楚故障后，按下复位按钮，再按启动按钮，重新启动；船舶中央冷却水功能说明1、管道建立：1）、自动正冲功能：在自动下，没按自动反冲的情况下，正冲反冲阀和冷却阀自动打开，反冲反冲阀自动关闭，通过检测各个阀的开关到位来判断管道是否处于正冲状态；2）、自动反冲功能：在自动下，按下HMI主界面上的自动反冲按钮，正冲反冲阀和冷却阀自动关闭，反冲反冲阀自动打开，通过检测各个阀的开关到位判断管道是否处于反冲清洗状态；2、倒泵功能：1）、正常倒泵：在单个泵运行时，为了避免单个泵运行过长，本系统设置了倒泵，经过一段时间后自动启动到另一台泵，前一个运行的泵停止运行，倒泵时间可以在HMI 上的参数设置上面设置；2）、故障倒泵：当一个泵在运行或两个泵同时运行时，突然其中一个泵发生故障，系统会自动切换到备用泵，此时备用泵启动，代替故障的泵，保证流量，温度保持在一定的范围内；3、频率输出控制：本系统利用检测海水出口温度和海水进口压力，构成一个双闭环的PID控制，温度的PID输出作为压力PID的输入，压力的PID输出经过运算通过USS传送给变频器，当压力或温度升高或降低时，通过PID运算输出来控制变频器的频率，从而控制泵的转速，控制海水流量，可靠的保证了出口温度稳定在一定的范围内；。
