單片機(jī)恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

學(xué)建專一班月日2012摘要學(xué)建專一班月日2012摘要關(guān)鍵字：恒壓變頻供水，單片機(jī)，恒壓供水，自動(dòng)Aspeople'slivingstandardisrisingtotheapplicationofnewtechnologiesandadvancedequipment,thedesignofwatersupplytonewdevelopmentopportunities,thecurrentAspeople'slivingstandardisrisingtotheapplicationofnewtechnologiesandadvancedequipment,thedesignofwatersupplytonewdevelopmentopportunities,thecurrentplanningofresidentialbuildingstendtobemoreuser-friendlymulti-levelresidentialportfolio,itisnolongerjusttochasefacadeandflatappearanceandreasonable,butthepursuitofsmoothlayoutanddesignandimplementpeople-centeredconceptofspace,especiallyinthetideofmarketeconomy,andstrivetomaximizethelanduseefficiency.Theconstantpressurewatersupplyistheamountofwaterinthewatersupplynetworkchanges,theoutletpressuretomaintainaconstantwatersupply.Thewaterpressurevalueisdeterminedonthebasisofuseroftheinverter,thePIDregulator,sensors,devices,constitutethecontrolsystemadjustneeds,organiccombinationmicrocontrollersandthepumpoutputflow,constantpressurewaterKeywords:constantfrequencyofwatersupply,microcontroller,constantpressurewatersupply,automaticcontrol1論1.1恒壓供水1論1.1恒壓供水二次污染。1982年以后開始出現(xiàn)氣壓供水設(shè)備，雖比前者有所改進(jìn)，但仍有很多不的推廣應(yīng)用，上述想法已成為現(xiàn)實(shí)。1.2變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特.6.通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)五人職守，節(jié)約了人力物力。1.3變頻6.通過通信控制，可以實(shí)現(xiàn)五人職守，節(jié)約了人力物力。1.3變頻供水系統(tǒng)應(yīng)用范135kw以下，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單。由于這一范圍電機(jī)功率在135kw~320kw之間，電網(wǎng)電壓通常為220V或380V。受中小水廠規(guī)模和于用水有著季節(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)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)第2變調(diào)速系統(tǒng)能第2變調(diào)速系統(tǒng)能2.1所示，n為水泵特性曲線，A管路特性曲線，H0為管網(wǎng)末端的服務(wù)壓力，H1Qmax2.1節(jié)能分析曲線圖這樣c點(diǎn)和d點(diǎn)揚(yáng)程的差值即為全速水泵的能量浪費(fèi)。Qmax下降HQ1nx。而管路的特性曲線將向上平移到A1，兩線交點(diǎn)e即為此時(shí)的工況點(diǎn)，這樣，在水量減A0A0滑動(dòng)，管網(wǎng)的服務(wù)壓力H0恒定不變，其揚(yáng)程與系統(tǒng)阻力相適應(yīng)，沒有能量的浪費(fèi)。此方案與泵出口恒壓松散水相比，其能耗下降了h1.式中，Q、H、P、n泵電機(jī)選定后，ps為定值，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)速與電源的頻率高低成正比，頻率變頻調(diào)速恒壓供水工況與能耗機(jī)理hy=y-hy=y-管路沿程摩擦損失系數(shù)；j-局部損失系數(shù)；L-管路長(zhǎng)度（m）；A-1h=LQ2+=s參數(shù)都能去頂，S也就確定了。由式（2.4）可知管路水力損失與流量的平方成正2.2.1An1R1的交點(diǎn)。在常規(guī)供水系統(tǒng)中，采用閥門控制流量，需要減少流量時(shí)關(guān)小閥門，管路性能曲線有R1變Q0Q1R1保持不變，水泵的特性n0n1n0n1，運(yùn)行工Q1.2.4.2BH1BQ1O的面積成正比，運(yùn)行相同的情況下，采用變頻調(diào)速控制比恒速泵控制節(jié)能效果明顯[5]運(yùn)行在C點(diǎn)泵的軸功率PB運(yùn)行在C點(diǎn)泵的軸功率PB=PC=jp=j此范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率在50%~100%范圍內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)的效率基本上都2.3頻調(diào)2.3.1目前變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式大體可分為：V/f恒定控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、1)V/f恒定控制簡(jiǎn)介。V/f控制是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)電源1)V/f恒定控制簡(jiǎn)介。V/f控制是在改變電動(dòng)機(jī)電源頻率的同時(shí)改變電動(dòng)機(jī)電源下降。因?yàn)槭强刂齐妷海╒oltage）與頻率(Frequency)的比，稱為V/f恒定控制。保持V/f恒定控制是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速最基本的控制方式，它在控制電動(dòng)機(jī)E1＝4.44Kw1Фmf1式中Kwl——f1——有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，在電氣機(jī)車、交流伺服系統(tǒng)中展現(xiàn)良好的應(yīng)用前景[8]保存開機(jī)設(shè)定的原始參數(shù)[5]3.13.1.1NE555周周脈沖寬度計(jì)算公式：TW振蕩周期計(jì)算公式：T=0.7(R1+3.1.2NE555本系統(tǒng)中，采用MciorMaster430系列變頻器，型號(hào)為HVAC(風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能1.MM430123456789圖MM4302.3.41模擬輸出2031123456789圖MM4302.3.41模擬輸出20314567模擬輸出89RS- RL3- RL3- RL3- RL2- RL2- RL1- RL1- RL1- 3.4水位傳感器3.4水位傳感器1.單片機(jī)的基本參數(shù)例如速度，程序存儲(chǔ)器容量，I/O引腳數(shù)2RL1-RL2-RL1-RL3-RL1-RL3-RL2-RL3-FlashFlash和OTP（一次性可編程）相比較，最好是FlashIP（雙列直插），PLCC（PLCC有對(duì)應(yīng)插座）還是貼片。DIP封裝在做功耗，比如設(shè)計(jì)并口加密狗，信號(hào)線取電只能提供幾個(gè)mA,電壓范圍內(nèi)工作。該系統(tǒng)采用PID控制方法，將PID算法編入單片機(jī)自動(dòng)運(yùn)行。其算法程序流1.數(shù)字PIDtk∫e(t)dt≈∑0de(t)≈T式中：T為采樣周期，kT]u(k)=KP[e(k) i=0e(i)+TTT]u(k)=KP[e(k) i=0e(i)+TTI式(3-5)的控制算法提供了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置u（k），如閥的開度，所以被稱為數(shù)2.數(shù)字PID?u(k)=u(k)?u(k?=Kp[e(k)?e(k?1)]+KIe(k)+KD[e(k)?2e(k?1)+e(k?=δPTKI=KPT稱為積分系I = ?u(k)=q0e(k)+q1e(k?1)+q2e(k?q=K(1+T q=K(1+ Tq= 2）實(shí)際供水系統(tǒng)如圖4.1.1電機(jī)實(shí)際供水系統(tǒng)如圖4.1.1電機(jī)M1工作工頻直接接入電網(wǎng)，M2作變頻調(diào)速電機(jī)。結(jié)合圖4.1.2，這個(gè)恒壓供水系統(tǒng)由兩個(gè)泵，其中一臺(tái)泵(M1)工作在工頻，在系V/FKM1KM3M1KM3M1M1的起動(dòng)過程，變頻器相當(dāng)于軟啟動(dòng)器的作用。電機(jī)M1起動(dòng)結(jié)束后，變頻器停止輸出同時(shí)KM1斷開，KM3吸合，再經(jīng)過KM2M1M2直接接到變頻器。4.2變頻器部分硬件設(shè)如圖4.2。電機(jī)M1的作用如圖4.2。電機(jī)M1的作用是在供水系統(tǒng)用水量最小的情況時(shí)，維持管道水壓。4.2.1M1M1頻，M1與變頻器斷開直接接到電網(wǎng)運(yùn)行之后單片機(jī)根據(jù)需要控制KM22使之投入行，根據(jù)負(fù)載的不同，通行，根據(jù)負(fù)載的不同，通過V/F控制改變M2轉(zhuǎn)速4.3單片機(jī)部分硬件設(shè)4.3.14.3.1如圖4.3.1圖中包括了以單片機(jī)為核心的五個(gè)部分。其總體硬件圖見附錄1圖4.3.2如圖4.3.2，系統(tǒng)供電將220V的市電轉(zhuǎn)換成5V直流電。系統(tǒng)首先通過變壓器將圖4.3.3如圖4.3.3，該電路為單圖4.3.3如圖4.3.3，該電路為單片機(jī)提供穩(wěn)定的12MHz的外部時(shí)鐘頻率。其中以一12MHz的晶震為核心圖4.3.4單片機(jī)控制的繼電器電路圖4.3.5圖4.3.55）A/D轉(zhuǎn)換采樣電圖4.3.6A/D圖4.3.6A/D4.3.24.3.74.3.8X25045芯片4.3.8X25045芯片包含一個(gè)看門狗定時(shí)器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時(shí)間。時(shí)章主程序流開YN有參數(shù)修改5.2繼電器動(dòng)作控制流控制信號(hào)輸章主程序流開YN有參數(shù)修改5.2繼電器動(dòng)作控制流控制信號(hào)輸PID延并顯示采樣植A/D可變參數(shù)設(shè)固定參數(shù)設(shè)系統(tǒng)初始開Y讀取標(biāo)志位，判斷是否停止?fàn)顟B(tài)NKM22_0標(biāo)志位置e(k)<設(shè)輸出e(k)與u開Y讀取標(biāo)志位，判斷是否停止?fàn)顟B(tài)NKM22_0標(biāo)志位置e(k)<設(shè)輸出e(k)與u（k超過預(yù)設(shè)其它情標(biāo)Y位是否置5.2KM22標(biāo)志位置KM22_0標(biāo)志位置N變頻器停止延開讀取標(biāo)KM22開讀取標(biāo)KM22Y；KM22=1，從停止到運(yùn)行u(k-1)=e(k-1)=e(k-3.4節(jié)中式（3-7）PID增量算法計(jì)算采樣時(shí)刻到NY5.3PID該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)采用PID控制算法。在工業(yè)中，由于對(duì)象的精確數(shù)學(xué)型難以確定存儲(chǔ)e(k-1)→e(k-2)；e(k)→e(k-1)；u(k)→u(k-輸出u(k)=△u(k)+u(k-KM22，KM220M2是否是從停機(jī)狀態(tài)到運(yùn)行狀數(shù)，應(yīng)該要?dú)w零處理。其具體程序參見附錄2。制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)杜消府．小氣壓罐與變頻調(diào)速結(jié)合的節(jié)能供水系統(tǒng)[J]，中國(guó)給水排水，200507杜消府．小氣壓罐與變頻調(diào)速結(jié)合的節(jié)能供水系統(tǒng)[J]，中國(guó)給水排水，200507韓安榮．通用變頻器及其應(yīng)用[M]宋舒,王秋才．高層建筑恒壓供水控制系統(tǒng)[J]，現(xiàn)代電子技術(shù)，199908期水,201003陳伯時(shí)．電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社李華.變頻調(diào)速應(yīng)用手冊(cè)[M]以單片以單片機(jī)為主的主要2主要程1）A/D2主要程1）A/D#include<at89x51.h>#defineuintunsignedintsbitst=P3^2;sbitoe=P3^1;uintad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;ucharucharx[8];//八通道數(shù)據(jù)待存數(shù)組voiddelaynms(uintx);//nms延時(shí)程序voiddisplay();//顯示程序voidkey();//鍵掃描程序{{ad0809();//AD0809//nmsvoiddelaynms(uint{uchari;{void{uchar{{P2=0x0d;//選通第三個(gè)數(shù)碼管void{uchari,m=1;{P0=td[i];//選通通2void{if(!P3_5)//P3.5是否按{delaynms(20);//延時(shí)判{while(!P3_5);//等待P3。5為高電平2）PID控制子程序#include<stdio.h>struct_pidintpv;2）PID控制子程序#include<stdio.h>struct_pidintpv;/*integerthatcontainstheprocessvalue*/intsp;/*integerthatcontainsthesetpoint*/floatintegral;floatpgain;floatigain;floatdgain;intstruct_pidintprocess_point,floatp_gain,i_gain,d_gain,DESCRIPTIONThisfunctioninitializesthepointersinthe_pidstructuretotheprocessvariableandthesetpoint.*pvand*spareintegervoidpid_init(struct_pid*warm,intprocess_point,int{pid=warm;pid->sp=set_point;}DESCRIPTIONSetstheproportionalgain(p_gain),integralgain(i_gain),derivitivegain(d_gain),andthedeadband(dead_band)ofapidcontrolstructurevoidpid_tune(struct_pid*pid,floatp_gain,floati_gain,floatd_gain,int{pid->pgain=p_gain;pid->igain=i_gain;pid->dgain=d_gain;pid->deadband=}DESCRIPTIONSetanewvaluefortheintegralterm}DESCRIPTIONSetanewvaluefortheintegraltermofthepidThisisusefulforsettingtheinitialoutputofthepidcontrolleratstartup.voidpid_setinteg(struct_pid*pid,float{pid->last_error=0;}DESCRIPTIONBumplesstransferalgorithim.Whensuddenlychangingsetpoints,orwhenrestartingthePIDequationafteranextendedpause,thederivativeoftheequationcancauseabumpinthecontrolleroutput.Thisfunctionwillhelpsmoothoutthatbump.Theprocessvaluein*pvshouldbetheupdatedjustbeforethisfunctionisused.voidpid_bumpless(struct_pid{}DESCRIPTIONPerformsPIDcalculationsforthe_pidstructure*a.Thisfunctionusesthepositionalformofthepidequation,andincorporatesanintegralwinduppreventionalgorithim.Rectangularintegrationisused,sothisfunctionmustberepeatedonaconsistenttimebasisforaccuratecontrol.RETURNVALUEThenewoutputvalueforthepidUSAGE#include"control.h"*/floatpid_calc(struct_pid{intfloatpterm,dterm,result,ferror;err=(pid->sp)-(pid->pv);if(abs(err)>pid-{ferror=(float)err;/*dointegertofloatconversiononlypterm=pid->pgain*pterm=pid->pgain*if(pterm>100||pterm<-{pid->integral=}{pid->integral+=pid->igain*ferror;if(pid->integral>100.0){pid->integral=}elseif(pid->integral<0.0)pid->integral=}dterm=((float)(err-pid->last_error))*pid->dgain;result=pterm+pid->integral+dterm;}pid->last_error=err;return(result);}void{intcount=0;pid=//printf("EnterthevaluesofProcesspoint,Setpoint,Pgain,Igain,Dgain//scanf("%d%d%f%f%f",&process_point,&set_point,&p_gain,&i_gain,process_point=set_point=40;p_gain=(float)(5.2);i_gain=(float)(0.77);dead_band=2;integral_valprintf("ThevaluesofProcesspoint,Setp