【正文】 該變頻恒壓供水控制器以單片機(jī)為核心，在水泵的出水管道上安裝一個(gè)壓力傳感器，用于檢測(cè)管道壓力，并把出口壓力變成 05V的模擬信號(hào)，送到單片機(jī)系統(tǒng)的 A/D 轉(zhuǎn)換輸入端，再經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換變成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理?？傊到y(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化，自動(dòng)確定泵組的水泵的循壞運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。即：當(dāng)一臺(tái)水泵工作頻率達(dá)到最高頻率時(shí)，若管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到預(yù)設(shè)水壓，則將啟動(dòng)令一臺(tái)工頻泵運(yùn)行，（此設(shè)計(jì)只用兩臺(tái)電機(jī)且功率達(dá)到設(shè)計(jì)要）此后，往復(fù)工作，直至滿足設(shè)定壓力要求為止。對(duì)于多臺(tái)泵調(diào)速的方式，控制器控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù) CPU指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。運(yùn)算結(jié)果以010v 的電壓信號(hào)輸給變頻器，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。 4 位 LED 顯示 上位機(jī)通信 四位獨(dú)立式鍵盤 AT89C51 變頻器 M2（工頻） A/D 轉(zhuǎn)換 D/A輸出 壓力傳感器 M1（變頻） 調(diào)節(jié)水壓 專用變頻器 水泵電機(jī) 管道 壓力傳感器 壓力給定 第 頁(yè) 5 方案論證 方案一的工作流程是 80C196 為核心構(gòu)成控制器，將設(shè)定值與壓力反饋值進(jìn)行 PID運(yùn)算。如 ABB公司的 ACS600, ACS400 系列產(chǎn)品，富士公司的 G11S/P11S 系列產(chǎn)品。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。專用變頻器就是指有內(nèi)置 PID 功能的變頻器。 單 片 機(jī) 開關(guān) A/D 轉(zhuǎn)換 恒速泵壓機(jī) 變頻泵壓機(jī) D/A 轉(zhuǎn)換 壓力傳感器 管網(wǎng)水壓 第 頁(yè) 4 圖 22 方 案二的原理框圖 方案三 圖 23 方案三的原理框圖 系統(tǒng)由專用變頻器、壓力傳感器、水泵等組成。它可同時(shí)對(duì)二臺(tái)三相 380/50Hz,異步電動(dòng)機(jī)行變頻調(diào)速和閉環(huán)控制，其系統(tǒng)組成示意圖如圖 22所示。系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器將電器部分與泵組聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。 方案比較 方案一 圖 21 方案一的原理框圖 方案一系統(tǒng)由泵機(jī)和可變頻網(wǎng)絡(luò)組成。 第 頁(yè) 3 2 總體方案設(shè)計(jì) 通過(guò)查閱大量相 關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了三種技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。本次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)是：完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，并繪制出相應(yīng)的原理電路圖；完成所需控制軟件的流程設(shè)計(jì)和編程任務(wù)。即用水量增加時(shí)，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)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量 相應(yīng)減小。 由于能源的問(wèn)題不得不改變以往的供水方案，來(lái)改變?cè)诠┧械哪茉蠢速M(fèi)問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外已有很多關(guān)于很壓供水的研究，其中主要由兩種，一是基于單片機(jī)加通用變頻器的恒壓供水，一是基于 PLC 加專用變頻器的恒壓供水，兩種各有自己的特點(diǎn)，第一種價(jià)格便宜，通用性強(qiáng)，易于操作，不需專業(yè)人員就能操作，而后者價(jià)格高，對(duì)專業(yè)知識(shí)要求高，非專業(yè)人員不易操作，但是其抗干擾 能力強(qiáng)，在市場(chǎng)上也有很大的應(yīng)用，但是大多數(shù)人需要一個(gè)即便宜又容易操作的恒壓供水系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)就利用單片機(jī)和通用變頻器來(lái)設(shè)計(jì)此恒壓供水系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化來(lái)消除 第 頁(yè) 2 此系統(tǒng)的缺點(diǎn)，也就是來(lái)提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力，來(lái)體現(xiàn)其通用性強(qiáng)，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)背景 隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難問(wèn)題越來(lái)越突出，特別是高 層建筑居民，原有的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問(wèn)題，給生活帶來(lái)極大不便。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無(wú)水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。 此外，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于某些上業(yè)或特殊用戶是非常重要的。同時(shí)達(dá)到供水效率的目的“用多 少水，供多少水”。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)控制器加泵；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。這種用水難問(wèn)題在大城市表現(xiàn)尤為突出。 關(guān)鍵詞： 恒壓，高效率，水泵轉(zhuǎn)速 , 變頻器 目 錄 1 前言 ............................................................ 1 設(shè)計(jì)背景 .................................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)目標(biāo) .................................................................................................................. 2 實(shí)施計(jì)劃 .................................................................................................................. 2 2 總體方案設(shè)計(jì) ..................................................... 3 方案比較 .................................................................................................................. 3 方案一 ............................................................................................................ 3 方案二 ............................................................................................................ 3 方案三 ............................................................................................................ 4 方案論證 .................................................................................................................. 5 方案選擇 .................................................................................................................. 6 3 單元模塊設(shè)計(jì) ..................................................... 7 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 7 水管壓力測(cè)量模塊 ........................................................................................ 7 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)及與器件選擇 ........................................................................ 8 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 8 按鍵接口模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 9 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 .............................................................................................. 10 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 ...............................................................................................11 顯示模塊設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 電機(jī)控制設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 穩(wěn)壓電源模塊 .............................................................................................. 13 特殊器件的介紹 .................................................................................................... 14 變頻器介紹 .................................................................................................. 14 DAC0832 介紹 ............................................................................................ 16 ADC0809 介紹 ............................................................................................ 17 74LS245 介紹 .............................................................................................. 20 單片機(jī) AT89C51 ......................................................................................... 21 各單元模塊的聯(lián)接 ................................................................................................ 23 4 軟件設(shè)計(jì) ........................................................ 24 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 ............................................................................ 24 主程序流程圖 ........................................................................................................ 24 T0 中斷服務(wù)程序 ........................................................................................ 25 獨(dú)立按鍵程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 28 LED 動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì) ................................................................. 30 5 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................ 31 Proteus 仿真軟件介紹 ........................................................................................... 32 軟件調(diào)試 ...............................................................................................