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1、摘 要我国长期以来在城市供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度比较低。用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象。而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况。这样不仅会造成能量的浪费，同时有可能造成水管爆破和用水设备的损坏。为了解决这些问题，本文对交流变频恒压城市供水微机监控系统进行了研究.系统采用AT89C51为核心，并与变频器，压力传感器等器件有机结合起来，构成了变频恒压供水系统。该系统是以管网水压为设定参数，通过控制变频器的输出频率来自动调节水泵电机的转速，并根据用水量的大小由单片机控制水泵数量及变频器对水泵
2、的调速，实现管网水压的闭环调节，即恒压供水。基于供水系统难以为被控对象确定精确的数学模型，水压精度要求不太高的特征，本文提出的是基于PID的恒压供水控制方案。为满足城市发展对于供水质量的要求，降低供水厂单位治水能耗，保证可靠、稳定地城市供水需求，需要对原有供水系统进行自动化改造，将原有的取水系统和供水系统都改为变频调速系统，实现对整个系统的自动化控制和计算机监测管理。交流变频调速恒压供水是现代化城市和小区供水的发展方向。采用单片机控制的交流供水系统具有实现容易，价格低廉的特点，是较理想的控制器。关键词：恒压供水；变频调速；单片机；PIDAbstractIn our country ,the t
3、echnique of city water supply , high-riseconstruction water supply, industrialproduction loop water supply and so on continuously quite backward for a long time, and the automaticity is low . In the water used peak, the watersupplies quantity is usually lower than the demand quantity, appears the ph
4、enomenon which the hydraulic pressure reduces and falls short of demand . But in the water used trough time, the water supplies quantity is usually higher than the demand quantity, appears the circumstance that hydraulic pressure go up and supply exceeds demand.Like this ,it will not only result in
5、the energy wasted, may result in the water pipe demolition and the damage of water used device at the same time.In order to solve these questions ,this design to study the system of alternating current variable frequency constant voltage city water supply supervised by microcomputer .This topic used
6、 AT89C51 as a core, and component with the frequency converter,pressure transducer and so on , constituted the variable frequency constant voltage water supply system. This system is take the pipe hydraulic pressure as the hypothesis parameter, to adjust the rotational speed of water pump electrical
7、 machinery through controls the frequency converter s output frequency , to realizes the pipe hydraulic pressure closed loop adjustment by the singal chip control the quantity of water pump and the frequency converter modulate the velocity to the water pump according to the water consumption size.Th
8、is is namedly constant voltage water supply. According to the characteristics which the water supply system is hard for the determination of precise mathematical model and the hydraulic pressure precision request not too high, this article proposes the plan of constant voltage water supply which is
9、based on PID .For satisfying the city developments request for the water supply quality, reduces the water supply factory cures water can consume, guaranteed reliable, stably city water supply require, it needs to carry on the automated transformation to the original water supply system, change the
10、original system of take water and supply water to variable frequency velocity modulation system. It will realized the automated control and the computer supervisory management to the entire system .The alternating current variable frequency velocity modulation constant voltage water supply is the de
11、velopment direction of the modernized city and the plot water supply .The alternating current water supply system which controlled by the singal chip has the characteristics of realization easy and the price inexpensive .It is the ideal controller. Key words: Constant voltage water supply; Variable
12、frequency velocity modulation; Singal chip; PID目 录第1章 绪 论11.1 城市供水系统的产生11.2 单片机在供水系统中的应用1第2章 方案论证22.1 方案论述22.2 系统优点42.3 控制系统的工作原理4第3章 硬件电路设计53.1 硬件总体说明53.2 控制芯片的选择63.3 AT89C51最小系统93.4 系统的显示部分和键盘接口电路的设计103.5 带手动复位的看门狗复位电路143.6 ADC0809153.7 8155并行I/O接口扩展芯片的应用173.7.1 8155芯片的结构173.7.2 8155芯片的引脚功能173.7.3
13、 8155的RAM和I/O口的编址193.7.4 8155的工作原理193.7.5 AT89C51和8155的接口方法和应用233.8 打印机控制模块电路设计243.9 PC机与单片机的串行通信接口253.10 水泵运行过程26第4章 系统的软件设计284.1 系统程序整体设计284.2 系统的初始化程序设计304.3 独立按键程序设计314.4 模数转换软件设计324.5 数据处理33第5章 结 论34参考文献35致 谢37附 录38附 录48第1章 绪 论1.1 城市供水系统的产生城市供水微机监控系统的产生近年来，随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数不断增加，我国居民用水问题越来越突出，特
14、别是高层建筑居民，原来的自来水管压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期供不上水，高层居民经常出现用水困难，给生活带来极大不便。1.2 单片机在供水系统中的应用随着城市规模的扩大，像以前水塔或定时供水这种简单供水方式很难适应现在社会发展的需求，需采用变频供水方式，于是人们开始基于这种想法开发各种新型的产品，其目的就是使供水控制系统布线简易功能实用，并且节能的产品，于是，人们把单片机应用在供水监控系统中。现在出现了许多类似的产品，这些产品大多具有这样的功能，系统应用的电动机大多数是采用交流变频技术。而系统是采用以单片机为基础的供水控制器，单片机系统不仅可实现泵组的逻辑控制，并可完成系统的数字
15、PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控。并完成系统运行工况的LED显示、故障报替等功能。恒压供水系统还具有标准的通讯，也可以与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控。 在自动恒压供水系统中，由于管网是封闭的。泵站供水的流量是由用户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力的损失。报据反馈原理，要想维持一个物理量不变或基本不变。就应该引入这个物理与恒值比较，形成闭环系统，我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压检测值与给定值比较。从而形成闭环系统。但被控制的系统是非线性的系统，现代控制和PID相结合的方法，以加快响应速度，在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。第2章 方案论证2.1 方案论述自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛应用。变频调速恒压供水设备以节能、安全、高品质的供水质量等优点，在实际应用中得到了很大发展，变频技术的发展，在恒压供水方面的应用和优势越来越被人们所熟知和接受。许多城市小区纷纷采用变频器恒压供水系统，以改善供水质量，保证优质水。目前变频恒压供水控制系统主要用：1专用变频器+PLC，2通用变频器+PID控制器。下面对以上两种方式进行比较：由专用变频器与PLC 组成的恒压供水，这类变频器
