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1、目 录摘要IVABSTRACTV第一章 前言1.1交流变频恒压供水控制器的研究背景及意义1.1.1课题提出的背景和意义1.1.2交流变频技术的发展1.2变频调速在恒压供水中的应用1.3恒压供水器的基本组成1.4 本文的主要工作第二章 变频调速技术概况2.1 变频调试技术的原理2.2 了解国内外交流变频调速系统技术发展情况2.3 变频器的控制方式2.4 变频节能调速理论2.5 变频调速系统的效率分析2.5.1 变频器的效率与损耗2.5.2 变频调速后电动机效率的变化2.5.3 变频器的PID组成部分2.6 变频器的基本组成第三章 基于AT89C51的变频恒压供水控制器的总体设计3.1 控制系统的
2、工作原理3.2 系统的控制原理3.3 控制器的硬件系统设计3.3.1 硬件总体说明3.3.2 系统的显示部分3.3.3按键接口电路的设计3.3.4 MC1413集成电路3.3.5 EEPROM93C46在供水控制器中的应用3.3.6 定时复位电路3.3.7 锁存电路3.3.8 数模（D/A）和模数（A/D）转换电路3.4软件系统设计3.4.1独立按键程序设计3.4.2 显示子程序3.4.3系统的主程序流程图3.5 系统抗干扰措施3.5.1 硬件抗干扰技术3.5.2 软件抗干扰技术3.6 变频恒压供水控制器的性能特点第五章 结束语参考文献附录致 谢交流变频恒压供水控制器的设计摘要近年来，随着城市
3、居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难的问题越来越突出，原有的自来水管网的压力出现了不足，用水困难给生活带来极大不便。为解决上述问题，本文研制了交流变频恒压供水控制器。该控制器是以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的调速，实现管网水压的闭环调节，即恒压供水。针对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，本文提出的是一种基于模糊PID的恒压供水控制方案。并利用MATL
4、AB对其模型进行仿真，仿真结果说明了将模糊控制与PID控制相结合时，系统响应曲线没有超调，系统的建立时间比较短，抗干扰能力强，是一种鲁棒性很强的控制器。此外， 为了方便远程监控，我们还选用了北京亚控公司推出的组态软件Kingview6.00，来进行变频恒压供水控制器实验装置上位机监控系统的软件组态工作。基于King view开发环境下的工程组态，界面友好、易于操作，图形形象丰富.能以动画的形式实时显示现场设备的运行状态。综上所述 ，交流变频调速恒压供水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实现容易、价格低廉等特点，是较理想的控制器。关键词：恒压供水系统 交流变频
5、VVVF CONSANT-PRESSURE WATER-SUPPLY CONTROLLERABSTRACTIn recent years, with the continuously building and rebuilding of residential areas, the problem of our inhabitants using water is more and more serious, the old tap waters pressure appears deficient, the difficulty of using water bring the big in
6、convenience to the inhabitants daily life. In order to solve the above problem, this paper introduces a new style of VVVF constant-pressure water-supply controller. It can be used in water supply for daily life and use in case of fire and other case. The frequency-conversion pumps use cycling soft-s
7、tarting and timing cutting. The software adopts the dynamic digital filter skills. It has completed protective functions.In the light of that the excise mathematical model of water supply system is difficult to find and no more request for the control precision, this paper put forwards a fuzzy-PID d
8、esign for water supply under constant pressure. And also simulate the system with MATLAB, the simulation result shows that this compound control system has more significant robustness. Moreover, the configuration monitor software- -king view is also introduced. The data acquisition and control schem
9、e are analyzed.Sum up the above, the VVVF constant-pressure water supply controller is the development direction of modernization city and communitys water supply, and it has the characteristics such as stable working, easily realizing and low price etc. So it is more perfect controller.KEY WORDS: W
10、ater supply system under constant pressure, Fuzzy self-tuning PID King view第一章 前言1.1交流变频恒压供水控制器的研究背景及意义1.1.1课题提出的背景和意义近年来，随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难问题越来越突出，特别是高层建筑居民，原有的自来水管网的压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供不上水，高层居民经常出现用水难问题，给生活带来极大不便,这种用水难问题在大城市表现尤为突出。针对上述问题，本文研制了变频调速恒压供水控制器，该控制器是以管网水压为设定参数，通过控制变频器的输
11、出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节(PIU)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值。即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大，当用水量超过一台泵的供水量时，通过控制器加泵:用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量相应减小。也就是根据用水量的大小，由供水控制器控制水泵数量以及变频器对水泵的调速，来实现恒压供水。同时达到供水效率的目的“用多少水，供多少水”。采用该供水系统不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水方案。此外，恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产
12、品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。1.1.2交流变频技术的发展交流变频调速技术是集电子、自动控制、微电子、电机学等技术组成的一项先进技术。它以其优异的调速性能、显著的节能效果被广泛应用在各个领域，是电气传动的发展方向。随着电力电子技术的飞速发展，电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断提高，电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展，变频调速技术已日臻完善。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作
13、为应用现代电力电子器件与微型计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。交流变频调速装置不仅仅可以大幅度节能，而且在改善机械性能、实现完善的自动控制、环境保护等多方面都有显著的效果。现代楼宇自控中，采用变频调速技术将会改善系统的品质，并产生巨大的经济效益。1.2变频调速在恒压供水中的应用作为交流变频调速装置的一个代表，变频器恒压供水装置技术已经成熟，在市场上得到良好反映，从节能运行到系统稳定可靠得到社会认可。该系统伴随着控制器和变频器的发展技术也不断更新和发展。就控制器来说，其发展经历了从继电器逻辑，到单片机、PLC,再
14、到专用控制器等几步。从变频器调速来说，其发展经历了多段速度控制、模拟量给定控制到专用控制器。每一步发展都意味着更新更好的器件代替传统方式。用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，压力低;用水少而供水多，压力大。保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。为了提高供水质量，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击。由于泵的平均转速降低了，从而可
15、延长泵和阀门等东西的使用寿命还可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水系统实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率运行的目的。综上所述，变频调速给水在建筑给水中应用越来越广泛，其主要原因是：1.变频调速给水的供水压力可调，可以方便地满足各种供水压力的需要。2.目前，变频器技术己经成熟，在市场上有很多国内外品牌的变频器，这为变频调速提供了充分的技术和物质基础。3.变频调速恒压供水具有优良的节能效果。1.3恒压供水器的基本组成系统有变频器、控制器、传感器、水泵电机及相关电气控制设备集成而成，是一种具有变频调速和全自动闭环控制功能的机电一体化智能设备。它可同时对一台或多台三相380/220V、50/60HZ异步电动机进行变频调速和闭环控制。 自动恒压供水控制系统的基本控制策略是：采样电动机调速装置与供水控制器构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调速整泵组的运行台数，完成供水压力的循环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。 整个系统的具体工作流程为：系统通过安装在出水总管上的压
