AT89C51單片機在變頻調速恒壓供水系統中的應用

論述了變頻調速恒壓供水的原理及由AT89C51組成的變頻調速恒壓供水控制系統的硬件組成和軟件設計方法。

1工作原理

變頻調速恒壓供水與水塔或樓頂的高位水箱供水相比，具有投資省、節約能源、水質(zhì)遭二次污染的機會(huì )少等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的城市和生活小區已經(jīng)或正打算采用變頻調速恒壓供水。變頻調速恒壓供水系統構成如圖1。

其工作原理是：控制器通過(guò)檢測實(shí)際水壓值，比較設定水壓值和實(shí)際水壓值的差別，按PID控制規律運算后，輸出控制信號至變頻器，變頻器則根據控制器的輸入信號調節水泵電機的供電電壓和頻率。

當用水量增加時(shí)，控制器控制變頻器使電動(dòng)機的電壓和頻率加大，水泵轉速升高，出水量增加;當用水量減少時(shí)，控制器控制變頻器使電動(dòng)機的電壓和頻率降低，水泵轉速下降，出水量減少。通過(guò)這種控制方式，就可以使自來(lái)水管道壓力保持在設定值上。

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

2單片機控制器設計

2.1硬件設計

單片機控制器及變頻調速恒壓供水系統的原理接線(xiàn)圖如圖2。系統采用Atmel公司的AT89C51單片機作為控制CPU(因為該單片機片內具有4KB的Flash　Memory);為確保系統穩定可靠運行，采用MAX813作為系統的電壓監控及Watchdog電路;壓力變送器送來(lái)的4～20mA的壓力信號經(jīng)IC7轉換為0～5V的電壓信號;由A/D轉換電路ADC0809將壓力傳感器的檢測水壓值和設定電位器的設定值轉換為數字量，供單片機使用;D/A轉換電路采用DAC0832，將單片機輸入的控制量轉換為4～20mA電流環(huán)，控制變頻器的輸出頻率。由單片機到配電部分的控制信號及系統的一些控制開(kāi)關(guān)命令，均通過(guò)光電耦合電路進(jìn)行隔離，以減少強電回路對單片機的影響。

2.2軟件設計

假設供水系統共有2臺水泵，其中水泵1為變頻運行，水泵2為工頻運行，由接觸器分別啟動(dòng)或停止，單片機通過(guò)繼電器控制接觸器的工作。軟件設計如下：

2.2.1單片機接口地址分配和控制端口功能

A/D轉換器ADC0809：80XXH～87XXH;壓力傳感器為IN0通道，設定電位器為IN1通道。

D/A轉換器DAC0832：08XXH。

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

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

開(kāi)機命令P1.2：當P1.2=0時(shí)，系統開(kāi)始工作，當P1.2=1時(shí)，系統停止工作。

2.2.2軟件程序設計

變頻調速恒壓供水系統的單片機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轉換子程序、延時(shí)子程序等。