單片機在變頻調速恒壓供水系統中的應用

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、水質遭二次污染的機會少等優點，越來越多的城市和生活小區已經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：控制器通過檢測實際水壓值，比較設定水壓值和實際水壓值的差別，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，控制器控制變頻器使電動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，控制器控制變頻器使電動機的電壓和頻率降低，水泵轉速下降，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定值上。

由于變頻器的價格較高，變頻調速恒壓供水系統通常采用多臺水泵并聯運行，幾臺水泵共用一臺變頻器。工作時，控制器根據用水量的大小，控制配電系統自動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；壓力變送器送來的4～２０ｍＡ的壓力信號經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，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關命令，均通過光電耦合電路進行隔離，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，由接觸器分別啟動或停止，單片機通過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，水泵1開；當P1.0＝1時，水泵1停。

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

開機命令P1.2：當P1.2＝0時，系統開始工作，當P1.2＝１時，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、延時子程序等。