單片機(jī)在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

1工作原理

變頻調(diào)速恒壓供水與水塔或樓頂?shù)母呶凰?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/供水">供水相比，具有投資省、節(jié)約能源、水質(zhì)遭二次污染的機(jī)會少等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的城市和生活小區(qū)已經(jīng)或正打算采用變頻調(diào)速恒壓供水。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)構(gòu)成如圖1。

其工作原理是：控制器通過檢測實(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，輸出控制信號至變頻器，變頻器則根據(jù)控制器的輸入信號調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的供電電壓和頻率。

當(dāng)用水量增加時，控制器控制變頻器使電動機(jī)的電壓和頻率加大，水泵轉(zhuǎn)速升高，出水量增加；當(dāng)用水量減少時，控制器控制變頻器使電動機(jī)的電壓和頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速下降，出水量減少。通過這種控制方式，就可以使自來水管道壓力保持在設(shè)定值上。

由于變頻器的價格較高，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)通常采用多臺水泵并聯(lián)運(yùn)行，幾臺水泵共用一臺變頻器。工作時，控制器根據(jù)用水量的大小，控制配電系統(tǒng)自動選擇所需投入運(yùn)行的水泵數(shù)量，一般方法是保持其中一臺水泵處于變頻器控制下，其它水泵則根據(jù)供水量的變化，在工頻下全速運(yùn)行或停機(jī)待命。

2單片機(jī)控制器設(shè)計

2.1硬件設(shè)計

單片機(jī)控制器及變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的原理接線圖如圖2。系統(tǒng)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的Ｆｌａｓｈ　Ｍｅｍｏｒｙ)；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；壓力變送器送來的4～２０ｍＡ的壓力信號經(jīng)IC7轉(zhuǎn)換為0～５Ｖ的電壓信號；由A／D轉(zhuǎn)換電路ADC0809將壓力傳感器的檢測水壓值和設(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；D／A轉(zhuǎn)換電路采用DAC0832，將單片機(jī)輸入的控制量轉(zhuǎn)換為4～２０ｍＡ電流環(huán)，控制變頻器的輸出頻率。由單片機(jī)到配電部分的控制信號及系統(tǒng)的一些控制開關(guān)命令，均通過光電耦合電路進(jìn)行隔離，以減少強(qiáng)電回路對單片機(jī)的影響。

2.2軟件設(shè)計

假設(shè)供水系統(tǒng)共有2臺水泵，其中水泵1為變頻運(yùn)行，水泵2為工頻運(yùn)行，由接觸器分別啟動或停止，單片機(jī)通過繼電器控制接觸器的工作。軟件設(shè)計如下：

2.2.1單片機(jī)接口地址分配和控制端口功能

A／D轉(zhuǎn)換器ADC0809：80XXH～８７XXH；壓力傳感器為IN0通道，設(shè)定電位器為IN1通道。

D／A轉(zhuǎn)換器DAC0832：08XXH。

水泵1繼電器控制P1.0：當(dāng)P1.0＝0時，水泵1開；當(dāng)P1.0＝1時，水泵1停。

水泵2繼電器控制P1.1：當(dāng)P1.1＝0時 ，水泵2開；當(dāng)P1.1＝1時，水泵2停。

開機(jī)命令P1.2：當(dāng)P1.2＝0時，系統(tǒng)開始工作，當(dāng)P1.2＝１時，系統(tǒng)停止工作。

2.2.2軟件程序設(shè)計

變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的單片機(jī)控制器軟件包括主程序、控制量計算子程序、繼電器控制子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、延時子程序等。