船舶冷却水智能控制系统_

е（ｋ）＝ ０）
ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ μ（ｋ－１）
⑥ ｉｆ （е（ｋ）·Δе（ｋ）＜０） ａｎｄ （Δе（ｋ）·Δе（ｋ－１）＜ ０ ）
ａｎｄ ｜е（ｋ）｜＞ ＝ Ｍ ２
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ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ μ（ｋ－１）＋ Ｋ １·Ｋ ２·Ｋ ｐ·е（ｋ－１）
⑦ ｉｆ （е（ｋ）·Δе（ｋ） ＜ ０） ａｎｄ
引起阀位的改变，此时若达到工况转换的条件，海水泵 就会向更高流量的运行方案转换。
根据海水泵的控制过程， 可以在智能控制系统中 增 加 控 制 规 则 （例 如 增 加 规 则 ：Ｉｆ 三 通 阀 达 到 海 水 泵 转 换位置 ， ｔｈｅｎ 转换海水泵 至相应的 运 行 方 案 ）， 实 现 ＰＬＣ 对海水泵运行方案的智能控制。 ４ 结论
显然，若故障消失，说明换下来的部件是坏的；而 若故障未消失，却只能说明还有其它故障，并不能证明 换下来的部件是好的，必须进一步诊断。
＊ 作者：孙洪海．青岛远洋船员学院 工程师． 参考文献
［１］ 初中．轮机自动化．大连海事大学出版社，２００６．１ ［２］ 郑凤阁 李凯．轮机自动化．大连海事大学出版社，１９９９．１１
两种情况：
·主 机 负 荷 增 加 ，中 央 冷 却 器 淡 水 出 口 温 度 上 升 ，
若高于设定值，则改变三通阀位。此时若达到工况转换
的条件，海水泵就会向更高流量的运行方案转换。
·海 水 温 度 上 升 ，低 温 淡 水 的 出 口 温 度 升 高 ，同 样
·６４·
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对于众多的电路板模块， 不能漫无边际地把所有 的模块都测一遍。难以确定故障模块时，检查的思路应 该是：
① 首先，利用上述分析法，排出最可能故障的模 块、次可能故障的模块、第三可能故障的模块……。
② 然后，对不同性质的模块，采用不同的诊断方 法，从最可能故障的模块开始检查，逐次排除。确认无 故障时，再查下一个模块。
节、控制规则集等三部分组成。
（１）信息获取和处理环节
首先，传感器，检测系统中被控过程信息如冷却水
压力、温度等模拟量参数；然后，经过 Ａ ／Ｄ 转换器，转换
为数字量，送入 ＰＬＣ 控制器。
例如，选用三菱 Ｆｘ２Ｎ 系列的 ＰＬＣ ，Ｆｘ２Ｎ Ａ ／Ｄ 模块，
可将模拟量转换为数字量。
（２）推理环节
推理环节，实质上是 ＰＬＣ 的一组程序，根据所测量
③ 电动执行器 Ｍ ，调节三通阀开度的大小，使冷 却水温度逐渐恢复到给定值。
④ 三台海水泵，根据低温淡水循环回路三通阀的 不同位置或低温淡水的出口温度， 按不同的组合调节 海水流量，满足中央冷却器不同负荷的要求。 ２ ＰＬ Ｃ 智能控制算法
主机的中央冷却水温度控制系统， 是一个集水、 电、机为一体的复杂的非线性系统，参数具有时变 性、 滞后性和不确性，对它的控制较为复杂。气象条件（例 如风浪） 和环境水温的不断变化， 主机负荷的不断变 化，均给主机冷却水温度调节系统带来强烈扰动。
③ 这样反复运用分割法，将无故障的模块从有疑
点的模块中排除，直至找到故障点。 ５．３ 交换法
交 换 法 ，是 用 完 全 相 同 的 插 件 、部 件 或 器 件 替 代 可 疑插件、部件或器件，观察故障的变化。
前提条件， 是具备两台以上的机器或双份以上的 组件、电缆等。
交换可以是部件级的， 例 如两台显示 器交换、两 台打印机交换、两个键盘交换、两个软盘驱动器、两 块 电路板交换等；交换也可以是芯片级的，任何可拔插 的相同芯片都可以交换， 如 ＲＡＭ 的不同排之间的交 换等。
基于 Ｐ Ｌ Ｃ 的船舶冷却水智能控制系统
南通航运职业技术学院 蔡冬林 沈苏海
［内容提要］ 介绍船舶中央冷却水温度控制系统的 组 成 和 工 作 原 理 ，提 出 以 节 能 和 精 度 为 目 标 ，应 用 基 于 ＰＬＣ 的智能控制方法。
关键词：船舶中央冷却水 温度 智能控制 ０ 前言
现在，新船普遍采用中央冷却水系统，以减少部件 和海水管路的长度，以及减少腐蚀和结垢，但存在能耗 大、执行机构动作频繁磨损大、控制温度不稳定等不 足 。 为 提 高 中 央 冷 却 水 温 度 控 制 的 精 度 、稳 定 性 、可 靠 性和节能，本文设计了基于 ＰＬＣ 的智能控制系统。 １ 船舶中央冷却水智能控制系统的组成及基本原理 １．１ 系统的组成
采用 ＰＬＣ 控制器控制中央冷却水温度，运用智能 控制算法是一种新的尝试。仿真效果如图 ２。
图 ２ 中央冷却器温度控制系统的仿真曲线 由图可见， 中央冷却器温度智能控制系统所得到 的响应曲线，准确，稳定，没有超调，说明所设计的中央 冷却器温度智能控制方法，达到了预期的精度要求，并 具有较强的抗干扰能力。 当然，实船应用还需确定合适的参数，修改和完善 控制规则，进一步调试，以使中央冷却器温度智能控制 系统满足各种运行工况和复杂情况的要求。 智能控制算法的运用， 可为今后同类型具有非线 性滞后惯性环节的控制系统设计，提供借鉴。 ＊ 作者：蔡冬林 南通航运职业技术学院 讲师 硕士；沈苏海 南 通航运职业技术学院 副教授 轮机长 邮政编码 ２２６００６
到的被控过程信息及 ＰＬＣ 内存储的控制规则集，按一
定的方法推理计算，做出控制系统工作的判断。
智能控制算法，很容易通过 ＰＬＣ 软件编程实现。
本设计就是以 ＰＬＣ 控制器为核心的直接型智能控
制系统， 推理方法采用数据驱动的正向推理， 过程简
单，速度快。
程序流程是：
① 在每个规定的采样时间，读取采样数据；
基于 ＰＬＣ 的中央冷却水智能控制系统，主要包括 ＰＬＣ 控制器、温度传感器、淡水调节阀、双速海水泵组、 高温淡水冷却器和中央淡水冷却器等［２］，如图 １。
·ＰＬＣ 控制器， 接受位于水泵出口的温度传感器
送来的淡水和海水温度信号， 与给定值比较， 经过运 算，发送控制信号给淡水调节阀和双速海水泵。
·淡水调节阀和双速海水泵， 改变流入流出高温
Δе（ｋ－１）＝е（ｋ－１）－е（ｋ－２）。
建立如下规则：
① ｉｆ е（ｋ）＞ Ｍ １
ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ Ｕ ｍ ａｘ
② ｉｆ е（ｋ）＜ － Ｍ １ ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ ０
③ ｉｆ （е（ｋ）·Δе（ｋ）＞０），
ｏｒ
（е（ｋ）＝ ０ ａｎｄ е（ｋ）＜＞０） ａｎｄ ｜е（ｋ）｜＞ ＝ Ｍ ２
控 制 作 用［１］。
通 过 在 线 获 取 的 信 息 （ 偏 差 和 偏 差 变 化 量 ）， 依 次
判别各规则的条件，若满足条件就执行该规则，否则继
续搜索。
实验证明，使用该方法不会出现失控现象。
２．３ 海水泵的智能控制
海水量根据柴油机负荷及海水温度的变化调节，
以减少海水泵的功耗，达到节能的目的。
淡水冷却器和中央冷却器的淡水量和海水量， 使被控 量淡水温度达到所期望的稳定值。
高温淡水冷却器和中央淡水冷却器是系统的被控 对象。
图 １ 船舶中央冷却水控制系统
１．２ 控制原理 当 系 统 受 到 扰 动 （例 如 主 机 负 荷 变 化 、外 界 海 水 温
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① 运用计算机控制系统基本知识，系统地分析故 障现象。
② 在系统分析的基础上，确定故障类型，预计故 障范围。
③ 在预计故障范围的基础上， 利用系统图纸、Ｉ／Ｏ 地址编码表和系统维修手册等资料， 确定故障点及故 障电路板位。 ５．２ 模块分割法
模块分割，是指在维修人员头脑中分割，建立在系 统分析的基础上。
规则③和④，说明偏差在朝绝对值增大方向变化，
或偏差为某一常值，未发生变化。如果｜е（ｋ）｜≥Ｍ ２，说明
偏差较大，由控制器实施较强的控制作用，以达到扭转
偏差绝对值朝减小方向变化， 并迅速减小偏差的绝对
值。如果｜е（ｋ）｜＜Ｍ ２，说明偏差在朝绝对值增大方向变
化，但偏差绝对值本身并不很大，控制器实施一般的控
ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ μ（ｋ－１）＋Ｋ １·Ｋ ｐ·е（ｋ）
④ ｉｆ （е（ｋ）·Δе（ｋ）＞０），
ｏｒ
（е（ｋ）＝０ ａｎｄ е（ｋ） ＜＞０） ａｎｄ ｜е（ｋ）｜＜ Ｍ ２
ｔｈｅｎ μ（ｋ）＝ μ（ｋ－１）＋Ｋ ２·Ｋ ｐ·е（ｋ）
⑤ ｉｆ （е（ｋ）·Δе（ｋ）＜０） ａｎｄ（Δе（ｋ）·Δе（ｋ－１）＞ ０）， ｏｒ
假设，Ａ 为双速泵， 转速 １ ８００／１ ２００ ｒ／ｍ ｉｎ，Ｂ 为定
速 泵 ， 转 速 １ ８００ ｒ／ｍ ｉｎ，Ｃ 为 双 速 泵 ， 转 速 １ ８００／９００
ｒ／ｍ ｉｎ，按表 １ 组合，可得到四种海水泵运行方案。
表 １ 海水泵的运行方案
运行方案 １ ２ ３ ４
运行泵编号 Ａ ，Ｂ Ｂ Ａ Ｃ
基于 ＰＬＣ 的船舶冷却水智能控制系统— —— 蔡冬林 沈苏海
不作用于其他控制器再由其他控制器控制被控对象，
而是作为被控对象的输入量，直接影响被控过程，实现
控制作用，保证系统正常运行。因此，这种控制系统，为
满足实时性，要求推理速度高，以及所选择的规则和推
理方法简单。
智能控制， 主要由信息获取和处理环节、推理环
制作用，只要抑制偏差变化的趋势，使其朝偏差绝对值
减少方向变化。
规则⑤，说明偏差的绝对值朝减小的方向变化，或
者已达到平衡。此时，采取保持控制器输出不变。