【正文】 電氣傳動(dòng)分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類(lèi)，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動(dòng)性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國(guó)內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。目前存在的問(wèn)題主要在于單片機(jī)的編程，正查閱相關(guān)資料學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。為了減少?gòu)?qiáng)電回路的影響，電路需通過(guò)光電耦合電路進(jìn)行隔離。反饋壓力檢測(cè)電路 系統(tǒng)壓力檢測(cè)電路主要由壓力傳感器（或壓力變送器）、壓力設(shè)定電位器和0809A/D轉(zhuǎn)換器等組成。 Watchdog電路電路的應(yīng)用,使單片機(jī)可以在無(wú)人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作輸出控制電路 系統(tǒng)在運(yùn)行中，將壓力設(shè)定值和反饋值進(jìn)行比較后再按PID算法進(jìn)行計(jì)算，在將計(jì)算算結(jié)果u（k）經(jīng)0832D/A轉(zhuǎn)換后變成模擬控制電壓信號(hào)，再作用于交流變頻調(diào)速器。 是一個(gè)定時(shí)器電路。61～69 [3] ，2000：1～27 [4] 陳虹，[J]，給水排水2001 [5] 陳潤(rùn)泰,1998年第1期 [6] 何超．交流變頻調(diào)速技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[7] 蔣藝，楊俊生 變頻調(diào)速器在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，21（5）,49～50. [8] 張迎新．單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)國(guó)防工業(yè)出版社，2003[9] 張玉燕，,3（8）,43～44 [10] ，2003：21～35 等等。目前本設(shè)計(jì)主要欠缺的是對(duì)單片機(jī)的編程。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，較低次諧波通常對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動(dòng)機(jī)出力不足.五、主要參考文獻(xiàn) [1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。四、存在問(wèn)題通用變頻器的主電路形式通常由整流、逆變和濾波三部分組成。要解決生產(chǎn)過(guò)程中能耗高的問(wèn)題，除其它相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題需要改進(jìn)外，變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施，其重要性日益得到了國(guó)家的重視，在國(guó)內(nèi)推廣變調(diào)速技術(shù)有著非常重大的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及社會(huì)價(jià)值。飲水工程對(duì)于每個(gè)人來(lái)說(shuō)都是非常重要的，供水系統(tǒng)也在現(xiàn)代工業(yè)中無(wú)處不在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)電機(jī)的總裝機(jī)容量己達(dá)4億千瓦，年耗電量約占全國(guó)用電量的60%，但我國(guó)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能源利用率卻非常低，基本上要比國(guó)外平均水平低20%，70%的電機(jī)只相當(dāng)于國(guó)際20世紀(jì)50年代的技術(shù)水平電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能效比國(guó)外低20%左右，電能浪費(fèi)十分嚴(yán)重。 三、發(fā)展趨勢(shì)： 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用和推廣，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中無(wú)非是解決兩大問(wèn)題一是節(jié)能，二是改善生產(chǎn)過(guò)程。由于用水有著季節(jié)和時(shí)段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開(kāi)度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問(wèn)題。 長(zhǎng)期以來(lái)區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過(guò)二次加壓和水塔或天而水池來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)供水壓力的要求。當(dāng)用戶(hù)用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時(shí)，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，電動(dòng)機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速不再變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之亦然。在這種環(huán)境下，電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為當(dāng)今世界節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境以推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。因此，應(yīng)用電力電子的交流變頻調(diào)速裝置以及相關(guān)高新技術(shù)來(lái)改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，就可以獲得很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益?；鹆Πl(fā)電廠用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔機(jī)主要是風(fēng)機(jī)水泵、給水泵、循環(huán)水泵、空壓機(jī)和磨煤機(jī)等，據(jù)初步調(diào)查，其中50%60%的風(fēng)機(jī)、水泵可以改為調(diào)速運(yùn)行。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)。交流變頻調(diào)速技術(shù)，已成為國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的最理想、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速方式。是國(guó)際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域。 變頻調(diào)速技術(shù)已深入我們生活的每個(gè)角落，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有重要地位:應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)。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。五、主要參考文獻(xiàn) [1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。為了表述如何利用單片機(jī)完成對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速恒壓供水，本文提出了一個(gè)基于AT89C51單片機(jī)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。 參考文獻(xiàn)[1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。本文引用了很多學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫(xiě)作。感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，同學(xué)對(duì)我的幫助，給我無(wú)私的指引。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人、和藹可親，每每當(dāng)我遇到問(wèn)題總是耐心給我講解。我要衷心感謝我的導(dǎo)師***老師。  致謝博于問(wèn)學(xué)，勤于睿思，篤于務(wù)實(shí)，志于成人。與大多數(shù)基于PLC的同類(lèi)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。另外系統(tǒng)供水壓力可根據(jù)需要自行隨意調(diào)節(jié)，因而對(duì)不同工作環(huán)境的適應(yīng)性也非常出色。由對(duì)電機(jī)特性的分析可知，通過(guò)改變轉(zhuǎn)速節(jié)流調(diào)壓，比傳統(tǒng)方式用閘閥增加阻力節(jié)流消耗功率更小，節(jié)能效果明顯。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。 控制量計(jì)算子程序框圖見(jiàn)圖54。繼電器控制子程序框圖見(jiàn)圖53。由于供水系統(tǒng)壓力的變化慣性較大,所以當(dāng)控制量出現(xiàn)最大值或最小值后,需延時(shí)一段時(shí)間,在延時(shí)階段經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量,如果控制量一直不變,再進(jìn)行切換。如控制量為零,說(shuō)明系統(tǒng)壓力過(guò)高,水泵1已經(jīng)調(diào)至最低轉(zhuǎn)速,這時(shí)需要水泵2停止工作。 繼電器控制子程序完成水泵2的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止控制。程序框圖圖見(jiàn)圖52。 主程序包括系統(tǒng)初始化，開(kāi)機(jī)命令的檢測(cè)等，程序框圖見(jiàn)圖51。 :=0時(shí),系統(tǒng)開(kāi)始工作, =1時(shí),系統(tǒng)停止工作。 水泵2 :=0時(shí)，水泵2開(kāi)。 水泵1 :=0時(shí) 水泵1開(kāi)。 壓力傳感器為IN0 通道, 設(shè)定電位器為IN1 通道。第5章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 假設(shè)供水系統(tǒng)共有2 臺(tái)水泵, 其中水泵1 為變頻運(yùn)行,水泵2 為工頻運(yùn)行, 由接觸器分別啟動(dòng)或停止, 單片機(jī)通過(guò)繼電器控制接觸器的工作。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，；，產(chǎn)生掉電輸出. 基于MAX813的具體電路設(shè)計(jì)如圖46所示。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。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等。硬件Watchdog是利用了一個(gè)定時(shí)器，來(lái)監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說(shuō)在主程序的運(yùn)行過(guò)程中，我們要在定時(shí)時(shí)間到之前對(duì)定時(shí)器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說(shuō)PC指針不能回來(lái)。 Watchdog電路電路的應(yīng)用,使單片機(jī)可以在無(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(guò)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(xiě)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(kāi)始執(zhí)行,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位。是一個(gè)定時(shí)器電路?？刂戚斎腚娐啡鐖D45所示。 CPU訪問(wèn)0832D/AZ轉(zhuǎn)換器的輸出控制程序如下 MOV DPTR,2000H DPTR指向0832地址 MOV A ,25H 取控制信號(hào)u（k）送A MOVX DPTR,A 輸出該控制信號(hào) 圖44 輸出控制電路Figure 44 Control circuit of output 控制輸入電路 控制輸入電路主要負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制，包含一些控制信號(hào)及開(kāi)關(guān)命令。變頻調(diào)速器按其控制信號(hào)u（k）的大小來(lái)調(diào)節(jié)水泵的速度，以達(dá)到恒壓的目的。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壓力檢測(cè)電路如圖43所示。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 /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。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。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(guò)一個(gè)ALE脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。具體說(shuō)明如下： VCC：供電電壓。變頻器采用常用于供水系統(tǒng)的TD2100由單片機(jī)到配電部分的控制信號(hào)及系統(tǒng)的一些控制開(kāi)關(guān)命令, 均通過(guò)光電耦合電路進(jìn)行隔離, 以減少?gòu)?qiáng)電回路對(duì)單片機(jī)的影響。 由A/ D 轉(zhuǎn)換電路ADC0809將壓力傳感器的檢測(cè)水壓值和設(shè)定電位器的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量, 供單片機(jī)使用。 如前所述，系統(tǒng)的核心控制CPU為AT89C51單片機(jī)，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行, 采用MAX813 作為系統(tǒng)的電壓監(jiān)控及Watchdog 電路。 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。第4章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 如前所述，本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主要采用Atmel 公司的AT89C51 單片機(jī)作為控制CPU (因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)片內(nèi)具有4KB 可編程閃爍存儲(chǔ)器)其系統(tǒng)構(gòu)成如圖41所示 圖41 系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 Figure 41 System structure diagram 系統(tǒng)的工作原理是: 控制器通過(guò)檢測(cè)實(shí)際水壓值, 比較設(shè)定水壓值和實(shí)際水壓值的差別, 按PID 控制規(guī)律運(yùn)算后,輸出控制信號(hào)至變頻器, 變頻器則根據(jù)控制器的輸入信號(hào)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的供電電壓和頻率。在此范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率在50%100內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)的效率基本上都在高效區(qū)?？疾焖玫男是€(xiàn)，水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器效率降得過(guò)低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。為了變頻器不跳閘保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)使用當(dāng)中的許多變頻器加減速時(shí)間的設(shè)置過(guò)長(zhǎng)，它所帶來(lái)的問(wèn)題很容易被設(shè)備外表的正常覆蓋，但是變頻器達(dá)不到最佳運(yùn)行狀態(tài)，所以現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)要根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載性質(zhì)不同，測(cè)試出負(fù)載的允許最短加減速時(shí)間，進(jìn)行設(shè)定。 變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的必要手段。 系統(tǒng)的參數(shù)選取及調(diào)速范圍 合理選取壓力控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低能耗恒壓供水，這個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵就在于恒壓控制參數(shù)的選取，通常管網(wǎng)壓力控制點(diǎn)的選擇有兩個(gè)：一個(gè)就是管網(wǎng)最不利點(diǎn)壓力恒壓控制。水泵1電機(jī)開(kāi)始軟啟動(dòng)。 Ⅲ 由水泵1變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樗?變頻停止，水泵2變頻運(yùn)行狀態(tài)。 Ⅱ 由水泵1變頻運(yùn)行，水泵2工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樗?單獨(dú)變頻運(yùn)行狀態(tài)。接著KM3得電，水泵1接至變頻器輸出端，接通變頻器FWD端，變頻器BX端斷開(kāi)，水泵1開(kāi)始軟啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，開(kāi)啟水泵1閥門(mén)，水泵1電機(jī)工作在變頻狀態(tài)。變頻器對(duì)拖動(dòng)水泵2的電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)，水泵2啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著運(yùn)行頻率的增加，當(dāng)變頻器輸出頻率增至工頻f0可編程控制器發(fā)出指令，接通變頻器BX端，變頻器FWD端斷開(kāi)，KM2失電，水泵2自變頻器輸出端斷開(kāi)，KM1得電，水泵2切換至工頻運(yùn)行，水泵2自變頻器輸出端斷開(kāi)，KM1得電水泵2切換至工頻運(yùn)行。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，管網(wǎng)水壓低于設(shè)定壓力下限P。 圖31 供水控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 Figure 31 The structure diagram for the prin