变频调速恒压供水系统单片机控制器设计

1.硬件设计

单片机控制器及变频调速恒压供水系统的原理接线图如图2。系统采用Atmel公司的AT89C51单片机作为控制CPU(因为该单片机片内具有4KB的FlashMemory);为确保系统稳定可靠运行，采用MAX813作为系统的电压监控及Watchdog电路;压力变送器送来的4～20mA的压力信号经IC7转换为0～5V的电压信号;由A/D转换电路ADC0809将压力传感器的检测水压值和设定电位器的设定值转换为数字量，供单片机使用;D/A转换电路采用DAC0832，将单片机输入的控制量转换为4～20mA电流环，控制变频器的输出频率。由单片机到配电部分的控制信号及系统的一些控制开关命令，均通过光电耦合电路进行隔离，以减少强电回路对单片机的影响。

2.软件设计

假设供水系统共有2台水泵，其中水泵1为变频运行，水泵2为工频运行，由接触器分别启动或停止，单片机通过继电器控制接触器的工作。软件设计如下：

3.单片机接口地址分配和控制端口功能

A/D转换器ADC0809：80XXH～87XXH;压力传感器为IN0通道，设定电位器为IN1通道。

D/A转换器DAC0832：08XXH。

水泵1继电器控制P1.0：当P1.0=0时，水泵1开;当P1.0=1时，水泵1停。

水泵2继电器控制P1.1：当P1.1=0时，水泵2开;当P1.1=1时，水泵2停。

开机命令P1.2：当P1.2=0时，系统开始工作，当P1.2=1时，系统停止工作。

4.软件程序设计

变频调速恒压供水系统的单片机控制器软件包括主程序、控制量计算子程序、继电器控制子程序、A/D转换子程序、延时子程序等。继电器控制子程序完成水泵2的运转和停止控制。由于变频器的控制量与水泵1的运转速度直接相关，因此程序根据变频器的控制量大小就可判断水泵1的工作状态。如控制量为零，说明系统压力过高，水泵1已经调至**转速，这时需要水泵2停止工作;如果控制量为**值，说明系统压力过低，水泵1已经调至**高转速，这时需要水泵2投入运行。由于供水系统压力的变化惯性较大，所以当控制量出现**值或**小值后，需延时一段时间，在延时阶段经过反复测量，如果控制量一直不变，再进行切换。系统多于2台水泵时，切换原理相同，但需增加判断多台水泵开、停状态的循环判断程序。

控制量计算子程序包括变频器控制量的计算和控制量的输出，其中控制规律采用PID调节规律。

结论

变频调速恒压供水系统是现代化城市和生活小区供水的发展方向，采用单片机控制的变频供水系统具有工作可靠、实现容易、价格低廉等特点，是较理想的控制器。