基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制啟動柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)

【摘要】冬季東北平均氣溫達(dá)到零下20℃，對使用柴油機(jī)為動力的工程機(jī)械來說低溫啟動是冬季的棘手難題。本文設(shè)計(jì)一種安裝方便，操作簡單，可靠性高的柴油機(jī)遠(yuǎn)程預(yù)熱器系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】 柴油機(jī)預(yù)熱；遠(yuǎn)程控制

1.研究背景

柴油機(jī)是現(xiàn)代化鉆井及其他設(shè)備生產(chǎn)中所必備的動力源，處于高寒地區(qū)的大慶油田冬季氣溫低，柴油機(jī)啟動困難。目前為了確保柴油機(jī)能及時啟動，往往是定時將柴油機(jī)進(jìn)行啟動空轉(zhuǎn)來提高柴油機(jī)潤滑油的溫度，但這樣做需耗費(fèi)大量的柴油。為了達(dá)到節(jié)能減排，并保證柴油機(jī)能急時啟動。設(shè)計(jì)開發(fā)出一種柴油機(jī)預(yù)熱器系統(tǒng)，該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是體積小，可直接裝在柴油機(jī)上，利于運(yùn)輸、安裝方便；控制系統(tǒng)先進(jìn)，操作方便，多種控制方案可選，可靠性高。

2.系統(tǒng)組成

本柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)該裝置包括柴油機(jī)預(yù)熱器、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、控制系統(tǒng)電源模塊、溫度傳感器、繼電器、液晶顯示屏。

2.1 柴油機(jī)預(yù)熱器

柴油機(jī)預(yù)熱器是為柴油發(fā)動機(jī)冷卻水、潤滑油專業(yè)預(yù)熱裝置，柴油機(jī)預(yù)熱器是工作環(huán)境可能低于4℃時柴油發(fā)動機(jī)拖動設(shè)備必備的配套裝置。當(dāng)用戶的使用環(huán)境有可能低于4℃時，在起動階段，發(fā)動機(jī)的潤滑油及冷卻水有可能凝結(jié)成固態(tài)，失去潤滑或冷卻的作用，從而損壞發(fā)動機(jī)。

2.1.1 原理

通過外接交流電源對發(fā)動機(jī)冷卻水、潤滑油進(jìn)行預(yù)熱和恒溫，以確保柴油發(fā)動機(jī)設(shè)備在低溫環(huán)境下正常工作。

2.1.2 安裝

在機(jī)組梁上選擇適當(dāng)位置，用螺栓將加熱器水平固定在底座梁上并使出水口向上。將加熱器的進(jìn)水口（水平接口）用膠管與水箱下關(guān)路連接，出水口（垂直接口）與機(jī)體上部水道孔連接。

2.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

柴油機(jī)預(yù)熱遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由GSM接收模塊、接收模塊電源、微控制器組成。以往無人看守的柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)一類采用連續(xù)、長時間供電，這類控制方式對電能的消耗較大，不符合國家節(jié)能減排的號召。另一類采用定時器預(yù)制時間定時啟動，這類控制方式不夠靈活，定時時間固定，每天固定時間啟動，若遇到柴油機(jī)工作時間提前或者柴油機(jī)當(dāng)天不需要工作等情況，定時時間無法修改，導(dǎo)致預(yù)熱系統(tǒng)無法根據(jù)實(shí)際情況提前預(yù)熱或終止預(yù)熱。本遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以靈活，準(zhǔn)確的控制預(yù)熱系統(tǒng)的啟動。

系統(tǒng)主要分為遠(yuǎn)程無線通信模塊、控制電路模塊、繼電器驅(qū)動電路模塊、電源模塊。運(yùn)用單片機(jī)和GSM（全球通）模塊設(shè)計(jì)出一種利用短信和振鈴實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控啟動柴油機(jī)預(yù)熱器的裝置。其傳輸距離遠(yuǎn)、安全性高、使用方便靈活。

2.3 溫度傳感器

溫度傳感器采用數(shù)字溫度傳感器芯片，芯片每個引腳均用熱縮管隔開，防止短路，內(nèi)部封膠，防水防潮優(yōu)質(zhì)不銹鋼管封裝、防水、防潮、防生銹，感溫范圍寬-55℃～+125℃，測溫精度高，精度為±0.5℃。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。

2.4 繼電器

通過繼電器將控制系統(tǒng)與預(yù)熱系統(tǒng)進(jìn)行連接，由控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令，繼電器作為驅(qū)動器件控制預(yù)熱系統(tǒng)啟動和停止。

2.5 液晶顯示屏

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了人機(jī)交互界面，預(yù)熱系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、控制溫度、當(dāng)前預(yù)熱溫度、運(yùn)行時間等信息均可通過液晶顯示屏顯示。

3.系統(tǒng)功能

遠(yuǎn)程控制啟動柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)主要由柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)、遠(yuǎn)程無線通信模塊、控制電路模塊、繼電器驅(qū)動電路模塊和電源模塊組成。

用戶通過手機(jī)發(fā)送短消息給數(shù)據(jù)終端，該信息是以TEXT編碼方式發(fā)送，內(nèi)容為字符。數(shù)據(jù)終端使用TC35i模塊接收，然后將接收到的信息發(fā)送給微處理器，微處理器通過判斷短消息的內(nèi)容來控制繼電器的通斷，從而控制預(yù)熱系統(tǒng)的啟動和停止。在微處理器響應(yīng)完用戶的短消息指令后，微處理器會控制TC35i給用戶回一條短信，表明自己已經(jīng)執(zhí)行了用戶的命令。

預(yù)熱系統(tǒng)啟動后，預(yù)熱溫度默認(rèn)設(shè)置為50℃，用戶也可以根據(jù)實(shí)際需要更改預(yù)熱設(shè)置溫度。這樣預(yù)熱系統(tǒng)將保持恒溫預(yù)熱。超溫會自動切斷電路。預(yù)熱的設(shè)置溫度、實(shí)際的運(yùn)行溫度都會通過液晶顯示屏顯示。

系統(tǒng)內(nèi)置定時電路，根據(jù)需要可以執(zhí)行定時控制，也可以由GSM遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)取消定時控制。

4.軟件程序設(shè)計(jì)

主流程如圖1所示。

在軟件程序設(shè)計(jì)過程中，需要說明的是遠(yuǎn)程無線通信模塊程序的設(shè)計(jì)，TC35i通過SIM卡連接到GSM移動網(wǎng)絡(luò)，與單片機(jī)進(jìn)行串口數(shù)據(jù)通訊。TC35i通過GSM網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控終端遠(yuǎn)程相連，接收或發(fā)送短信，把監(jiān)控終端的相關(guān)數(shù)據(jù)通過RS232傳送給單片機(jī)，單片機(jī)分析TC35i傳送過來的短信包，結(jié)合用戶的設(shè)置，執(zhí)行相應(yīng)的短信命令，把監(jiān)控設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)告知手機(jī)終端，或者對外接的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制。

5.結(jié)論

基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制啟動柴油機(jī)預(yù)熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、操作簡單，擴(kuò)展能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)適用。采集端實(shí)時采集、存儲并顯示；遠(yuǎn)程通信控制功能，通過手機(jī)終端啟動預(yù)熱系統(tǒng)和采集現(xiàn)場預(yù)熱溫度信息，該采集點(diǎn)通過無線通信模塊TC35i以短信的方式發(fā)送給手機(jī)終端；現(xiàn)場各采集點(diǎn)也可定時發(fā)送信息給手機(jī)終端，實(shí)現(xiàn)了預(yù)熱溫控現(xiàn)場采集端和遠(yuǎn)程控制端的相互通信，使柴油機(jī)預(yù)熱啟動趨于現(xiàn)代化。