【正文】 在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作 ,其工作原理是 :Watchdog 芯片和單片機(jī)的一個(gè) I/O 引腳相連 ,該 I/O 引腳通過程序控制它定時(shí) 地往Watchdog的這個(gè)引腳上送入高電平 (或低電平 ),這一程序語(yǔ)句是分散地放在 Watchdog其他控制語(yǔ)句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時(shí) ,寫 Watchdog引腳的程序便不能被執(zhí)行 ,這個(gè)時(shí)候 , Watchdog電路就會(huì)由于得不到單片機(jī)送來(lái)的信號(hào) ,便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個(gè)復(fù)位信號(hào) ,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位 ,即程序從程序存儲(chǔ)器的起始位置開始執(zhí)行 ,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位[23]。 MAX813 是具有監(jiān)控電路的微處理芯片，它具有獨(dú)立的 Watchdog計(jì)時(shí)器，如果輸入在 內(nèi)無(wú)變化就會(huì)產(chǎn)生輸出； 當(dāng) 掉電或電源電壓低于 ，產(chǎn)生掉電輸出 . 基于 MAX813 的具體電路設(shè)計(jì)如圖 45 所示。當(dāng) =1時(shí) ,水泵 2停。由于變頻器的控制量與水泵 1的運(yùn)轉(zhuǎn)速度直接相關(guān) ,因此程序根據(jù)變頻器的控制量大小就可判斷水泵 1的工作狀態(tài)。 圖 53 繼電 器控制子程序框圖 Figure 53 Block diagram of relay control subroutine 圖 54 控制量計(jì)算子程序框圖 Figure 54 Block diagram of control variable calculation subroutine 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 22 6 結(jié)論 本文在分析變頻調(diào)速原理及變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能情 況的基礎(chǔ)上，結(jié)合 我國(guó)供水的現(xiàn)狀，提出了一個(gè) 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)方案 。 參考文獻(xiàn) [1] 李華 .變頻調(diào)速應(yīng)用手冊(cè) ,機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. [2] 付娟 .交流調(diào)速技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 2021： 1～ 10。 回顧這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的老師和同學(xué)給予我各個(gè)。與大多數(shù)基于 PLC 的同類系統(tǒng)相比，雖然 在 功能 上 不夠強(qiáng)大 ， 穩(wěn)定性 也 欠佳，但 是 單片機(jī)成本低廉，體積小重量輕 ，系統(tǒng) 硬件設(shè)計(jì)中又加入了 Watchdog電路 及控制電路的 光電耦合隔離 ，提高了穩(wěn)定性 ，所以仍然有很高的應(yīng)用價(jià)值。 控制量計(jì)算子程序包括變頻器控制量的計(jì)算和控制量的輸出 ,其中控制規(guī)律采用PID 調(diào)節(jié)規(guī)律。 圖 51主程序框圖 Figure 51 Block diagram of main program 圖 52 中斷服務(wù)程序框圖 Figure 52 Block diagram of interrupt service routine 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 A/D轉(zhuǎn)換采用定時(shí)轉(zhuǎn)換方式 ,啟動(dòng) A/D后 ,用軟件延時(shí) 150μs,再讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng) =1時(shí) , 水泵 1停。本文所用為硬件 Watchdog，所以對(duì)軟件的原理及設(shè)計(jì)思路不作表述。 是 一個(gè)定時(shí)器電路。反饋壓力采集程序如下： MOV DPTR,5000H DPTR 指向 0809 通道 0 地址 MOVX DPTR,A 啟動(dòng)該通道 A/D 轉(zhuǎn)換 UP: MOV A ,PI 讀轉(zhuǎn)換狀態(tài) EOC JNB ACC /EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE脈沖。 P3口： P3口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 主控單片機(jī)引腳說明 本文所使用的 AT89C51單片機(jī)引腳分布見圖 42。 當(dāng)用水量減少時(shí) , 控制器控制變頻器使電動(dòng)機(jī)的電壓和頻率降低 , 水泵轉(zhuǎn)速下降 , 出水量減少。變頻器根據(jù)負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的大小，在啟動(dòng)和停止電機(jī)時(shí)所需的時(shí)間就不同，設(shè)定時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致變頻器在加速時(shí)過電流，在減速時(shí)過電壓保護(hù)；設(shè)定時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致變頻器在調(diào)速運(yùn)行時(shí)使系統(tǒng)變得調(diào)節(jié)緩慢，反應(yīng)遲滯，應(yīng)變應(yīng)變能力差，系統(tǒng)易處于短期不穩(wěn)定狀 態(tài)中。當(dāng)晚上用水量大量減少時(shí)，水壓增加，水泵 1 電機(jī)在變頻器作用下，變頻器輸出頻率下降，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，水泵輸出流量減少，當(dāng)變頻器輸出頻率下降到指定值 fmin，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降到指定值，水管水壓高于設(shè)定水壓上限 Pk 時(shí)（ f=fmin， P＜ Pk），在系統(tǒng)控制下，水泵 2電機(jī)在工頻斷開， 2 水 泵 1 繼續(xù)在變頻器拖動(dòng)下變頻運(yùn)行。 Ⅰ 圖 32 異步電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速控制特性 Figure 32 The control characteristics of variable pressure and frequency control with asynchronous motor 圖 33 供水控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 Figure 33 The structure diagram for the principle of Water Supply Control System 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 水泵 2 變頻啟動(dòng)，頻率達(dá)到 50Hz，水泵 1 變頻運(yùn)行，水泵 2 工頻運(yùn)行。由式 （ 32） 可知，這將迫使磁通與頻率成反比的降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況 [19]。如果磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的鐵心，也不能產(chǎn)生足夠的電磁力矩，影響電機(jī)的加減速時(shí)的快速性；如果增大磁通，又會(huì)使鐵心飽和，從而導(dǎo)致過大的勵(lì)磁電流，嚴(yán)重時(shí)會(huì)因繞組過熱而損壞電機(jī)三相異步電機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值是 Eg= (32) 式中， ?1— 定子頻率； N1— 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； KN1— 基波繞組系數(shù)； Φm— 每極氣隙磁通量。如果水泵工況點(diǎn)偏離設(shè)計(jì)工作點(diǎn)較遠(yuǎn)，不僅會(huì)引起水泵運(yùn)行效率降低、功率升高或者發(fā)生嚴(yán)重的氣穴現(xiàn)象，還可能導(dǎo)致管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定而影響正常的供水。 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。 2 資源豐富 盡管單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)由最初的微處理器變?yōu)槲⒖刂破?，?shí)現(xiàn)在單片化，但是出于成本和穩(wěn)定性的考慮，如 A/D(模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 )、 D/A(數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 )、 PWM(脈沖產(chǎn)生器 )以及 LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)器等也集成到內(nèi)部，出于開發(fā)和調(diào)試的方便，大多支持ISP 下載 、片上調(diào)試、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、上電復(fù)位電路、甚至集成有單運(yùn)放電路。而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作電壓也是低達(dá) [15]。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 其次，是功耗、封裝及電源電壓方面。目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但要求也越來(lái)越高，在這個(gè)刺激下，單片機(jī)技術(shù)在很多方面都有了進(jìn)步。國(guó)內(nèi)的單片機(jī)發(fā)展在前幾年以 51 及其兼容系列為主。這個(gè)時(shí)代生產(chǎn)的單片機(jī)隨眼已能在單塊芯片內(nèi)集成 CPU,并行口 ,定時(shí)器 ,RAM和 ROM等功能部件 ,但性能低 ,品種少 ,應(yīng)用范圍也不是很廣 ,典型的產(chǎn)品有 Inrel 公司的 MCS48 系列機(jī)。 單片機(jī)的發(fā)展史 1974 年 ,美國(guó)仙童 (Firchild)公司研制出世界第一臺(tái)單片微型機(jī) F8。 不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否 滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。 2 單片機(jī)概述 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī) 是一種集成在電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。電力電子技術(shù)的發(fā)展與后來(lái)的正弦波脈寬調(diào)制技術(shù) （ SPWM） 的結(jié)合推動(dòng)了變頻調(diào)速應(yīng)用于恒壓供水系統(tǒng)中 [13]。變頻調(diào)速式供水系統(tǒng)具有節(jié)約能源、節(jié)省鋼材、節(jié)省占地、節(jié)省投資調(diào)節(jié)能力大、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì) 效益。 綜上所述，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能顯而易見，所以要大力發(fā)展變頻調(diào)速技術(shù) 。 所以，轉(zhuǎn)速控制方式與閥門控制方式相比，水泵的工作效率要大得多。仍以用戶所需流量等于 60%QN為例，當(dāng)通過降低轉(zhuǎn)速使 QX=60%QN時(shí)，揚(yáng)程特性為曲線 ④ ，管阻特性仍為為曲線 ② ，故工作點(diǎn)移至 C 點(diǎn)。常見的方法有閥門控制法和轉(zhuǎn)速控制法兩種。 2． 管阻特性 以水泵的轉(zhuǎn)速不變?yōu)榍疤?，表明閥門在某一開度下，全揚(yáng)程 HT與流量 Q 間關(guān)系的曲線 HT=f(Q)，稱為管阻特性曲線。但缺點(diǎn)是需要壓力罐，其體積大、投資大，又因其壓力變化快、運(yùn)行效率低，因此電能消耗大，運(yùn)行費(fèi)用高 [6]。這種供水壓力比較恒定，且有貯水。供水質(zhì)量的好壞直接影響著人民的生活水平和 企業(yè)的生產(chǎn)效率。一個(gè)大型電廠，其輔機(jī)電動(dòng)機(jī)多達(dá) 250 臺(tái)左右。而變頻調(diào)速技術(shù)就是在變頻的基礎(chǔ)上調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，其基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系： n =60 f（ 1s）／ p，（式中 n、 f、 s、 p 分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù)）；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的改變。 建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，合理開發(fā)、節(jié)約利用和有效保護(hù)水資源 也 是一項(xiàng)艱巨任務(wù)。 21 參考文獻(xiàn) 16 控制輸入電路 13 4 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 9 變頻調(diào)速的基本原理 8 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 1 傳統(tǒng)供水方式 1 變頻調(diào) 速恒壓供水系統(tǒng)產(chǎn)生的背景及研究意義 1 變頻調(diào)速技術(shù)概況 5 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的發(fā)展 7 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 11 系統(tǒng)的參數(shù)選取及調(diào) 速范圍 22 附錄 23 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 摘 要： 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的增多以及人們生活水平的不斷提高，對(duì)城市供水的數(shù)量、質(zhì)量、穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求。變頻技術(shù)在經(jīng)歷了早期電子管、晶閘管整流器（ 60 年代）和集成電路技術(shù)（ 70 年代）幾個(gè)階段后，從 80 年代至今一直沿用基于電力電子技術(shù)的功率集成電路技術(shù)，并隨著技術(shù)的進(jìn)步繼續(xù)發(fā)展 [1]。我國(guó)現(xiàn)有的 100 萬(wàn) kw 以上的大型電廠中，每套 30 萬(wàn) kw 的發(fā)電 機(jī)一般都配備 3035 臺(tái)輔機(jī)驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)。另外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人口的增多以及人們生活水平的不斷提高，對(duì)城市供水的數(shù)量 、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求 [4]。 /水箱的供水方式 這種方式是水泵先向水塔或水箱供水，再由水塔或水箱向用戶供水。而且氣壓罐是密封的，所以大大減少了水質(zhì)因異物進(jìn)入而被污染的可能性，靈活性大、建設(shè)快、不妨礙美觀，且可以通過改變壓力罐的壓力來(lái)滿足不斷吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 變頻調(diào)速恒