基于8951单片机的恒压供水系统的设计与实现.doc

目 录 前言 1 1 绪论 1 1.1 恒压供水系统的提出 1 1.2 变频恒压供水系统主要特点 1 1.3 恒压供水技术实现 2 2 变频恒压调速供水系统的工作原理 2 2.1 系统工作过程 4 2.2 变频调速的基本调速原理 5 2.3 水泵变频调速节能分析 7 2.4 本章小结 8 3 变频恒压调速供水系统硬件设计 9 3.1 硬件总体说明 9 3.2 555定时器复位电路 9 3.3 LED数值显示 D/A数值采集 D/A数值反馈 11 3.3.1 LED数值显示模块 11 3.3.2 数据采集A/D转换电路 12 4 变频恒压调速供水系统软件设计 13 4.1 编程软件 13 4.1.1 C051编译器介绍 13 4.1.2 KEIL编译器 14 4.2 单片机资料 14 4.3 软件的程序设计图 16 5 结论 18 附录 19 参考文献 27  基于单片机恒压供水系统设计 前言 随着人民生活水平的日趋提高，新技术和先进设备的应用，使供水设计得到了新的发展机遇，当前住宅建筑的规划趋向于更具有人性化的多层次住宅组合，人们不再仅仅追去立面和平面的美观和合理，而是追求空间上布局的流畅和设计中贯彻以人为本的理念，特别是在市场经济的浪潮中，力求土地使用效率的最大化。于是选择一种符合各方面规范、安全又经济合理的供水方式，对我们供水系统设计带来了新的挑战。恒压供水是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水压力值是根据用户需求确定的，传统的恒压供水方式是采用水塔、高位水箱、气压罐等设施来实现，随着变频调速技术的日益成熟和广泛应用，利用变频器、PID调节器、传感器、PLC等器件的有机组合，构成控制系统，调节水泵的输出流量，实现恒压供水。 1 绪论 1.1 恒压供水系统的提出 水已经成为中国21世纪的热点问题，水有其自然属性，它既是一种特殊的、不可替换的资源，又是一种可重复使用、可再生的资源；水又有其经济和社会属性，不仅工业、农业的发展要靠水，水更是城市发展、人民生活的生命线。 变频调速恒压供水技术其节能、安全、供水高品质等优点，在供水行业得到了广泛应用。恒压供水调速系统实现水泵电动机无级调速，依据用水量的变化（上为供水管网的压力变化）自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求是先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频器调速恒压供水设备，降低成本、保证产品质量等有着重要意义。. 节能，可以实现节电20%~40%，能实现绿色省电。 b. 占地面积小，投资少，效率高。 c. 配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。 d. 运行合理，由于是软启和软停，不但可以消除水锤效应，而且电机轴上的平均扭矩和磨损减小，减小了维修量和维修费用，并且水泵的寿命大大提高。 e. 由于变频恒压调速直接从水源供水，减少了原有供水方式的二次污染，防止了很多传染疾病。 f. 通过通信控制，可以实现五人职守，节约了人力物力。 1.3 恒压供水技术实现 通过安装在管网上的压力传感器，把水转换成4~20mA的模拟信号，通过变频器内置的PID控制器，来改变电动水泵转速。当用户用水量增大，管网压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量加大，当达到设定压力时，电动机水泵的转速不再变化，使管网压力恒定在设定压力上；反之亦然。 目前交流电机变频调速技术是一项业已广泛应用的技能技术，由于电子技术的飞速发展，变频器的性能有了极大的提高，它可以实现控制设备软启停，不仅可以降低设备故障率，还可以大幅缩减电耗，确保系统安全、稳定、长周期运行。 长期以来区域的供水系统都是由市政管网经过二次加压和水塔或天而水池来满足用户对供水压力的要求。在供水系统中加压泵通常是用最不利水电的水压要求来确定相应的扬程设计，然后泵组根据流量变化情况来选配，并确定水泵的运行方式。由于用水有着季节和时段的明显变化，日常供水运行控制就常采用水泵的运行方式调整加上出口阀开度调节供水的水量水压，大量能量因消耗在出口阀而浪费，而且存在着水池“二次污染”的问题。变频调速技术在给水泵站上的应用，成功解决了能耗和污染两大难题[1]。 2 变频恒压调速供水系统的工作原理 在变频调速供水系统中，是通过变频调速来改变水泵的转速从而改变水泵工作点来达到调节供水流量的目的。反应水泵运行工程的水泵工作点也称为水泵工况点，是指水泵在确定的管路系统中，实际运行时所具有的扬程、流量以及相应的效率、功率等参数。调节水泵转速的过程中，水泵工况点的调节是一个十分关键的问题。如果水泵工况点偏离设计工作点较远，不仅会引起水泵运行效率降低、功率升高或者发生严重的气穴现象，还可能导致管网压力不稳定而影响正常的供水。水泵