计算机控制课程设计论文-变频恒压供水.doc

目 录 前 言 1 1.系统的技术要求 2 1.1设备选择 2 1.2 技术实现 2 1.2.1变频恒压供水系统的工作原理 2 3.硬件设计 3 3.1单片机 3 3.2单片机控制的恒压供水 4 3.3 硬件执行 4 4.软件设计 5 4.1单片机进行系统控制的程序实现 5 4.1.1 控制电机工作程序实现 5 4.1.2 控制延时的程序实现 6 4.1.3 主函数实现控制程序的实现 6 4.2 软件的程序设计图 8 5. 变频恒压供水系统总体分析 8 5.1变频恒压供水系统主要特点 8 5.2变频调速的基本调速原理 8 总 结 9 参考文献： 10 附录： 10 变频恒压供水 前 言 水是人民生活和工农业生产不可缺少的重要资源，我们国家是一个水资源和电能资源严重短缺的国家，每年一到用水和用电的高峰期，就会出现限区供水，限时供电的现象，所以节水节能已经成为全社会和今后社会的必然要求和任务。目前，我国在供水，工业生产循环等方面技术还是比较落后，在用水高峰，水的供给量常常低于需求量，而在用水低峰，水的供给量又常常高于需求量，这样不但造成水资源不能合理利用，还会造成能源浪费。同时还有可能造成管道爆裂和用水设备的损坏。我们这次工程主要采用的是单片机控制恒压供水系统，可以在用水高峰和低峰保持供水压力恒定，使供水能更好满足用户的需求。 随着变频技术的发展和人们对生活饮用水品质要求的不断提高，变频恒压供水系统以其环保、节能和高品质的供水质量等特点，广泛应用于多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水中。 恒压供水就是能够自动保持水管内恒压的供水过程。供水管道内火安装一个压力检测装置，能够检测出管道压力的变化，并把管道内的情况反馈到控制中心，可以随时掌握管道内的状况，以便于检查故障。当用水量增大的时候，水压减小，控制装置会在单片机控制系统的信号下减小水压，当用水量减小时，水压增大，控制系统会在单片机控制系统的信号下增大水压。控制系统还可以根据水量的需求，利用控制系统改变水泵的转速和投入人数来改变水压，满足用户的需求。变频调速恒压供水系统要具有广泛的通用性，面向各种各样的供水系统，而不同的供水系统管网结构、用水量和扬程等方面存在着较大的差异，因此其控制对象的模型具有很强的多变性。 本控制系统主要利用单片机来控制整个工艺的流程，变频控制系统能够实现数据的采集，通信，管理控制等功能，利用计算机控制程序对整个变频恒压供水工艺流程，实现我们本次工程所需要达到的目的。 1.系统的技术要求 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。 图1 变频恒压供水系统工作原理图 反映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。水泵在实际运行时的工作点取决于水泵性能、管路水力损失以及所需实际扬程，这三种因素任一项发生变化，水泵的运行工况都会发生变化因此水泵工况点的确定和工况调节与这三者密切相关。 3.硬件设计 3.1单片机 1）单片机的基本参数例如速度，程序存储器容量，I/O引脚数量 2)单片机的增强功能，例如看门狗，双指针，双串口，RTC（实时时钟），EEPROM，扩展RAM，CAN接口，I2C接口，SPI接口，USB接口。 3） Flash和OTP（一次性可编程）相比较，最好是Flash。 4）封装IP（双列直插），PLCC（PLCC有对应插座）还是贴片。DIP封装在做实验时可能方便一点。 5）工作温度范围，工业级还是商业机。如果设计户外产品，必须选用工业级。 6）功耗，比如设计并口加密狗，信号线取电只能提供几mA电流。 7）工作电压范围。例如设计电视机遥控器，2节干电池供电，至少应该能在1.8-3.6V电压范围内工作。 3.2单片机控制的恒压供水 如下图2 单片机控制流程图 图2就是一个典型的由80C51单片机控制的恒压调速供水系统。系统由单片机控制器、交流变频调速器、水泵机组、供水管网和压力传感器等组成，控制系统结构原理如图2-2所示。80C51单片机在这里主要对压力信号采集，PID调节器计算、功能判断处理、消防处理、逻辑切换、压力显示和声光报警等作用。 图2 单片机控制流程图 3.3 硬件执行 执行机构是由一组水泵组成，它们用于将水供入用户管网。 （1）调速泵:是由变频调速器控制、可以进行变频调整的水泵，用以根据用水量的变化改变电机的转速，以维持管网的水压恒定。 恒速泵:水泵运行只在工频状态，速度恒定。它们用于