馮 倩

（秦皇島港股份有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

液壓系統(tǒng)具有可靠耐用、能耗較低、系統(tǒng)清潔和管理方便等優(yōu)點，因此被廣泛地應用在船舶上，為各類裝置提供動力。在液壓系統(tǒng)中壓力介質(zhì)的溫度對系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行具有至關重要的影響。常見的液壓油溫度升高后一般會導致液壓系統(tǒng)的有效功率降低，黏度下降引起磨損加劇，密封圈加速老化損壞，液壓油變質(zhì)加速，嚴重時還會發(fā)生氣穴損壞原件；相反，溫度過低將導致黏度增大，液壓泵功率損耗增加，密封圈收縮、變硬，降低密封性能。由此可見，要實現(xiàn)液壓系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，將溫度控制在適當范圍內(nèi)是非常必要的。為保證溫度控制系統(tǒng)本身可靠性，該技術在保證系統(tǒng)功能前提下，優(yōu)先選取簡單、可靠的元器件，與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，可靠性及準確性大大提高，對液壓溫度控制領域有一定的借鑒意義。

1 船舶液壓系統(tǒng)溫度控制程序設計

由于常見的液壓系統(tǒng)正常工作時液壓油溫度為30～80 ℃，所以本系統(tǒng)閾值暫定為40～70 ℃。溫控系統(tǒng)運行時，單片機將傳感器測量的液壓油實時溫度與閾值進行比較，如果實時溫度超過70 ℃，經(jīng)過延時消除誤報警影響之后，將觸發(fā)警報，并啟動冷卻電機，加強對液壓油的冷卻，當液壓油溫度降低到高于閾值下限5 ℃時停止冷卻電機，防止冷卻過度，導致觸發(fā)低溫報警；如果實時溫度低于40 ℃，同樣經(jīng)過延時之后，觸發(fā)報警并啟動加熱器，直至液壓油溫度上升到低于閾值上限5 ℃為止。通過此系統(tǒng)，可將液壓油溫度控制在一定范圍內(nèi)。為提高該溫控系統(tǒng)的環(huán)境適應性，可通過按鍵將閾值在30～80 ℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)（上下限溫差最小為15 ℃）?？刂圃砣鐖D1 所示。

1.1 溫度傳感器

溫度傳感器選用DS18B20數(shù)字傳感器，該傳感器體積小，環(huán)境適用性強；測量溫度為-55 ℃至125 ℃，符合該溫控系統(tǒng)的要求范圍；檢測結果以數(shù)字量輸出，直接傳輸給單片機，簡單快捷；默認12 位分辨率，精度0.0625 ℃，滿足該系統(tǒng)精度要求；傳感器具有CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾、糾錯能力[1]。該傳感器為單總線元件，編程時要先進行初始化檢驗，以確定傳感器工作正常；時序要求比較嚴格，編程時需要嚴格按照手冊上的時序圖進行延時操作，否則會導致傳感器工作異常。DS18B20 溫度讀取流程如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)原理及流程圖

1.2 顯示器件

顯示器件選用LCD1602 屏幕，該顯示器是一種極低功耗的顯示器，由于LCD 具有體積小、質(zhì)量輕、功耗低等優(yōu)點，已成為各種便攜式電子信息產(chǎn)品的理想顯示器[2]。顯示屏為慢顯示元件，每條子程序之前都需要讀取并判別忙標志位的狀態(tài)，或者根據(jù)手冊要求進行足夠的延時，當顯示器不忙的時候再輸入新的指令，否則將導致指令失效。LCD1602 顯示程序流程如圖1 所示。

1.3 聯(lián)動繼電器輸出電路

溫控系統(tǒng)通過繼電器輸出電路啟動冷卻電機或者加熱器，當繼電器有電壓時，線圈產(chǎn)生磁場，吸合觸點，回路導通，此時繼電器作為一個中間連接器，實現(xiàn)了單片機和控制回路之間的控制功能。雖然繼電器只需5 V 即可正常工作，但是因其電阻影響，單片機引腳無法直接驅(qū)動，還需要借助三極管對電流進行放大，系統(tǒng)采用常見的SRS-12VDC-SL 繼電器，控制設備電流為10 A，用戶還可根據(jù)需要更換繼電器型號，實現(xiàn)對更大功率的冷卻電機或者加熱器的控制。

2 船舶液壓系統(tǒng)溫度控制程序仿真

基于Proteus 搭建該溫度控制系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)，以驗證技術可行性。由于仿真軟件中沒有STC 系列單片機，所以使用AT 系列單片機代替，兩款單片機在系統(tǒng)的實際應用中沒有區(qū)別。系統(tǒng)工作原理為：當溫度過低時，單片機P2.1 引腳輸出低電平，則Q2 導通，繼電器RL2 吸合，點亮紅色LED 燈D1，加熱器開始加熱，液壓油升溫。通過調(diào)節(jié)RV1 阻值大小，可改變加熱器升溫速率，使得該溫控系統(tǒng)適用性更強。同理，當溫度過高時，單片機P2.0 引腳輸出低電平，則Q1 導通，繼電器RL1 吸合，點亮黃色LED 燈D2，冷卻電機啟動，液壓油降溫。

3 結語

船舶液壓系統(tǒng)的溫度關乎液壓裝置能否正常、穩(wěn)定運行，因此液壓系統(tǒng)的溫度控制一直是一個研究重點。將已經(jīng)較為成熟的單片機技術應用在此方向，很容易實現(xiàn)船舶液壓系統(tǒng)溫度的自動化控制。單片機控制溫度不僅價格低廉，操作方便，還具有極高的安全性，能夠有效地提高船舶液壓裝置的經(jīng)濟效益。但是該技術還存在部分缺陷，如報警閾值和加熱器的加熱速率需要長時間反復調(diào)試，積累大量經(jīng)驗之后，才能達到較為理想的控制狀態(tài)；系統(tǒng)暫時無法在集控室遠程、集中控制。希望在未來的研究中，能克服這些問題，并將其轉化為實際產(chǎn)品，服務于船舶液壓裝置，為輪機員帶來更多技術便利，為公司創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。