【正文】 6 位可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有 6 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級中斷優(yōu)先級的中斷結(jié)構(gòu)。詳細(xì)的介紹了分別以單片機(jī)， PLC， IPC 為核心的變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)等。 ，兼容性好，具有 PC 機(jī)的全部優(yōu)良性能。例如：醫(yī)療衛(wèi)生、控制現(xiàn)場、高速公路、航天、地鐵、通訊等。 方案三 基于工控機(jī) IPC 的控制方式 工控機(jī)即為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以叫做產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱 IPC。使用 PLC 的梯形圖、布爾助記符，功能表圖等進(jìn)行編程，使編程非常容易簡單，應(yīng)用面很廣。 PLC 的主要特點(diǎn)： ，抗干擾能力強(qiáng)。 方案二 采用可編程序控制器 PLC 的方式。因此穩(wěn)定性和可靠性在單片機(jī)的應(yīng)用中占有非常重要的地位。 ，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電 壓僅為 ～ ，而工作電流僅為數(shù)百微安。該芯片設(shè)計(jì)本身是按照工業(yè)測量和控制環(huán)境的要求，內(nèi)部布線也很短，其抗噪聲性能比一般常見的 CPU 更好。微型計(jì)算機(jī)也在與時(shí)俱進(jìn)，其中以單片機(jī)技術(shù)最為突出。還詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的各個(gè)特點(diǎn)，以及國內(nèi)的現(xiàn)況和未來的發(fā)展趨勢。 。目前，在我國內(nèi)有不少的公司在做變頻恒壓供水的工程，其中大多采用的是國外品牌的變頻器，如ABB 公司的 ACS500 變頻器，日本三菱電機(jī)株式會(huì)社的 A140E 系列變頻器等，他們有的采用可編程控制器和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)，有的采用單片機(jī)和相應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)，但是其系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定可靠性還不能達(dá)到用戶的要求。當(dāng)用水量增大，管網(wǎng)的壓力就會(huì)小于設(shè)定的壓力值，變頻器的輸出頻率增大，水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速加快，加大供水量，讓管網(wǎng)壓力回到設(shè)定壓力值。變頻器具有調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，運(yùn)行效率搞，應(yīng)用操作方便、節(jié)能效果顯著等 優(yōu)點(diǎn)。 ，由于一天內(nèi)的平均轉(zhuǎn)速下降，軸上的平均扭矩和磨損減少，水泵的壽命將大為提高。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 穩(wěn)壓泵 或 穩(wěn)壓罐 穩(wěn)壓，在用水量小到一定值時(shí)，主泵可停止運(yùn)轉(zhuǎn)，減少水泵電機(jī)的機(jī)械磨損并且節(jié)約電能。 近年來，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟，它以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域，其顯著的節(jié)能效果和可靠穩(wěn)定的控制方式，在 供水系統(tǒng) 中得到廣泛的應(yīng)用 。 本論文的變頻恒壓供水系統(tǒng)已在國內(nèi)許多實(shí)際的供水控制系統(tǒng)中得到應(yīng)用，并取得穩(wěn)定可靠的運(yùn)行效果和良好的節(jié)能效果。長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 隨著社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對供水質(zhì)量和供水系統(tǒng)可靠性的要求不斷提高；再加上目前能源緊缺，利用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)以及通訊技術(shù)，設(shè)計(jì)高性能、高節(jié)能、能適應(yīng)不同領(lǐng)域的恒壓供水系統(tǒng)成為必然的趨勢 本論文分析變頻恒壓供水的原理及系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，提出不同的控制方案，通過研究和比較，本論文采用變頻器和 PLC 實(shí)現(xiàn)恒壓供水和數(shù)據(jù)傳輸，然后用數(shù)字PID 對系統(tǒng)中的恒壓控制進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體講述了系 統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)與軟件的實(shí)現(xiàn)，并對系統(tǒng)采取的可靠性措施進(jìn)行了說明。 傳統(tǒng) 的 供水 系統(tǒng)由于 占地面積大，水質(zhì)易污染，基建投資多，水壓不能保持恒定， 已經(jīng)不滿足人民對供水系統(tǒng)的節(jié)能，高效率，可靠穩(wěn)定的要求。 變頻恒壓供水系統(tǒng)的特點(diǎn) 變頻頻恒壓供水系統(tǒng) 在 水量增加時(shí)， 變頻器 頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量 相應(yīng) 增大；用水量減少時(shí)， 變頻器 頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量亦相應(yīng)減小，保證了供水效率用戶對水壓和水量的要求，同時(shí)達(dá)到了提高供水品質(zhì)和供水效率的目的；采用該設(shè)備不需建造高位水箱，水塔，水質(zhì)無二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水設(shè)備 。 ，自動(dòng)化程度高，功能齊全，靈活可靠。 變頻恒壓供水系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展情況 近年，變頻器在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，起著極其重要的作用。 在供水系統(tǒng)的管網(wǎng)上安裝壓力傳感器，把水壓高低轉(zhuǎn)換為電流大小的模擬信號，通過變頻器，改變水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。將來的趨勢必定是全面取代傳統(tǒng)供水方式，成為供水系統(tǒng)的主流。 。 本章小結(jié) 本章介紹了恒壓供水系統(tǒng)的意義與實(shí)踐運(yùn)用的好處。 由于集成電路技術(shù)的飛速的發(fā)展 。 單片機(jī)的主要特點(diǎn)： ，集成度高，可靠性高 單片機(jī)將各功能部件都集于一身，放在一塊晶體芯片上，因此集成度非常高，體積自然也是最小的。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉(zhuǎn)移能力， I/O 口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 單片機(jī)應(yīng)用的環(huán)境比較惡劣，電源波動(dòng)，電磁干擾，沖擊振動(dòng)，高溫，低溫等因素都會(huì)影響系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。 單片機(jī)的性能很高，因此單片機(jī)被廣泛的使用，其銷量極大，各大公司的爭相競爭使其價(jià)格變得十分低廉，具有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 PLC 控制一般具有 性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、 可靠性高 、 易操作 、 便于維護(hù) 、 編程簡單 、 靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)。 。 但是 PLC 的價(jià)格過于昂貴，不宜擴(kuò)展和升級，無法實(shí)現(xiàn)大眾化，所以控制系將 向單片機(jī)控制系統(tǒng)逐漸過度。目前， IPC 已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和每個(gè)人生活的方方面面。 ，當(dāng)陷入故障死機(jī)時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，無需人工干預(yù)。 本章小結(jié) 本章列舉了三個(gè)方案進(jìn)行對比，然后選擇了方案一。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 31所示。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 A01A12A23GND4 S D A 5S C L 6WP 7V C C 8U9A T 24 C 0 4V C CWPS C LS D A 圖 33 AT24C04 電路接線圖 引腳功能： A0：空引腳； A A2：器件地址設(shè)定引腳； GND：電源地； SDA：數(shù)據(jù)口 ； SCL：同步時(shí)鐘口； WP：寫保護(hù)口； VCC：電源。電路使用電阻電容產(chǎn)生 RC 定時(shí)回路，用于設(shè)定脈沖的周期和脈沖的寬度。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 。下面說明各引腳功能。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns 寬）使其啟 動(dòng) （脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換）。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 GND：地。 D/A 轉(zhuǎn)換器 由 8位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 DAC0832 的引腳電路如圖 37 所示。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 U9P C 81 7V C CD C IN1D C IN2I N 13I N 24I N 35O U T 16O U T 27O U T 38SSRJ3SSR123456J4C O N 6P 3. 5 圖 38 光電隔離繼電器驅(qū)動(dòng)電路 變頻器的選擇 根據(jù)設(shè) 計(jì)要求，變頻器采用歐姆龍公司的 3G3MV 變頻器。 其變頻器的接口電路如圖 39 所示。 表 31 壓力傳感器技術(shù)性能 供 電電源 24VDC 輸出信號 4～ 20mA、 1～ 5V、 0～ 10mA、 0～ 20mA、 0～ 5V、 RS485 量程范圍 ? 0～ ? 100Mpa 補(bǔ)償溫度 10～ 70℃ 介質(zhì)溫度 40～ 125℃ 環(huán)境溫度 40～ 85℃ 外殼防護(hù) IP65 壓力類型 表壓 絕壓 密封壓 綜合精度 、 、 級可選 零點(diǎn)溫度漂移 177。其顯示器接口電路如圖 311 所示。 S3 減數(shù)鍵：該鍵每按一次該鍵，從而進(jìn)行減壓力數(shù)值，改變當(dāng)前的設(shè)定值。 U2B E L LQ180 5 0LEDR21kV C CR11KP1.2 圖 313 報(bào)警電路 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 電源模塊包含變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分，其中穩(wěn)壓部分采用 LM7805 集成塊，如圖 314 所示。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)變頻恒壓供水系統(tǒng)主流程圖 初 始 化 系 統(tǒng)檢 測 按 鍵倒 計(jì) 時(shí)倒 計(jì) 時(shí) 到 0原 始 參 數(shù) 設(shè) 置 參 數(shù) 存 入A / D 壓 力 數(shù) 據(jù) 采 集查 詢 報(bào) 警 信 號P I D 計(jì) 算 D / A 輸 出等 待 定 時(shí) 復(fù) 位報(bào) 警 信 號處 理控 制 繼 電 器輸 出等 待 定 時(shí) 復(fù) 位NY開 始 圖 41 系統(tǒng)的主程序流程圖 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 主程序主要實(shí)現(xiàn) :系統(tǒng)初始化、讀取數(shù)據(jù)、鍵盤顯示子程序的調(diào)用，控制繼電器輸出等功能。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 保 護(hù) 現(xiàn) 場 入 堆 棧恢 復(fù) T1時(shí) 間 常 數(shù)檢 測 實(shí) 際 壓 力檢 測 設(shè) 定 壓 力繼 電 器 控 制 子 程 序控 制 量 計(jì) 算 子 程 序恢 復(fù) 現(xiàn) 場開 中 斷 和 定 時(shí) 器開 始結(jié) 束 圖 43 中斷服務(wù)程序流程圖 繼電器控制子程序 供水系統(tǒng)中，用兩個(gè)水泵來工作，繼電器控制子程序完成水泵 2 的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止控制。 開 始是 否 為 零延 時(shí) 時(shí) 間 到 ？延 時(shí) 時(shí) 間 到 ？關(guān) 閉 水 泵 2啟 動(dòng) 水 泵 2結(jié) 束是 否 為 最 大清 計(jì) 時(shí) 器 單 元YNYNNNYY 圖 44 繼電器控制子程序流程圖 本章小結(jié) 本章介紹了單片機(jī)變頻恒壓供水系統(tǒng)的單片機(jī)控制器軟件包括住程序、控制量計(jì)算子程序、繼電器控制子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序、中斷顯示子程序和頻率輸出子程序等。 恒壓供水在日常生活中非常重要，基于變頻器技術(shù)設(shè)計(jì)的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。因此，有待于進(jìn)一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應(yīng)用于生活、生產(chǎn)實(shí)踐中。在此，特向董娜娜老師表示最深厚的感謝 ! 大學(xué)生活即將結(jié)束，在這段大學(xué)光陰中，得到了很多。最后感謝在這篇論文中給我提供支持和指導(dǎo)、建議的同學(xué)和其他老師，你們 的指導(dǎo)讓我受益匪淺，正是你們無私幫助，論文才能順利地完成， 這里也衷心地感謝他們。 uchar codetab[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}。 uchar x[8]。//芯片啟動(dòng)程序 void key()。//調(diào) AD0809 啟動(dòng)子程序 key()。 while(x0) { for(i=0。 ad_data1=(ad_0809*49/25)/100。a10。 P0=tab[ad_data2]。//送整數(shù)顯示 P0_7=0。 P2=0x0e。i8。 st=1。//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 oe=1。 }} void key() { if(!P3_5)// 是否按下 { delaynms(20)。//通道號顯示加一 if(number8)number=1。 float pgain。 int last_error。 float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ。 pidsp = set_point。 piddeadband = dead_band。 pidlast_error = 0。 err = (pidsp) (pidpv)。 } else { pidintegral += pidigain * ferror。 長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 37 result = pterm + pidintegral + dterm。 } void main(void) { float display_value。 // printf(Enter the values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain \n)。p_gain, amp。 set_point = 40。 dead_band =