小区恒压供水系统论.docx

小区恒压供水系统庞刚（陕西科技大学 电气与信息工程学院，陕西 西安 710021）摘 要：随着社会经济的迅速发展，高层住宅小区的不断增多，传统水箱供水的模式已无法满足高层住宅小区对供水质量和供水系统可靠性的要求；利用先进的自动控制技术和通讯技术，设计高性能、低能耗、广泛应用性的恒压供水系统成为必然的趋势。针对恒压供水系统的应用，分析了各种恒压供水系统的组成结构，说明了压力的采集、调节原理，给出了基于单片机的的压力采集通道连接图。关键词：变频 恒压供水 单片机 压力采集 Constant pressure water supply systemPANG Gang(Shaanxi University of Science & Technology, Academy of electronic information and electrical engineering ,ShanXi Xian 710021)Abstract:With the rapid development of social economy, the increasing of high-rise residential quarters, the traditional water tank water supply mode cannot meet the high-rise residential area of water quality and the reliability of water supply system requirements; Use of advanced automatic control technology and communication technology, the design of high performance, low energy consumption, widely applied in the constant pressure water supply system become inevitable trend. In view of the application of constant pressure water supply system, the structure of all kinds of constant pressure water supply system are analyzed, explained the acquisition, control principle of the pressure, based on single chip microcomputer is given pressure acquisition channel connection diagram.Key words: Constant pressure water supply system; frequency conversion; MCU; Pressure acquisition1 引言变频调速恒压供水具有节能、自动化程度高、操作控制方便等优点，因而在住宅小区及高层建筑生活供水系统中的应用日益扩大。由于在该类建筑中居民生活用水量变化范围非常大，如变频泵的选型和设计不当，不但造价高，有时甚至达不到节能的效果。为此，如何用好变频调速恒压供水，使其节电的潜能得到最大的发挥是广大供水设计者不断研究的课题。2 变频调速的恒压供水系统原理变频恒压供水系统控制的基本要求如下： 供水压力基本恒定，换泵时的水压波动小； 共有4台水泵，3台主水泵，1台辅助泵； 变频器的速度以及工、变频运行由管网压力变送器来控制； 通过脉冲式水表可以完成用水量的计量； 通过组态监控系统实现稳定的住宅小区变频恒压供水控制过程。本系统是通过闭环控制系统达到控制管道内水压的作用，也就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。变频恒压供水系统由变频器、水泵、PLC以及压力变送器等构成闭环。变频调速的恒压供水系统组成框图如下：图2-1 变频调速的恒压供水系统组成框图3 压力采集原理压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。为了测到不同位置的压力值，本次设计为基于单片机压力采集与显示系统。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位AD转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。基于单片机的压力采集与显示系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器变为电信号，再通过三运放放将电信号放大为标准信号为0-5V的电压信号，然后进入A/D转换器将模拟量转换为数字量，所采样的A/D转换器为ADC0809，ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 图3-1 压力采集原理框图4 控制系统方案设计4.1硬件设计系统的自动控制原理图如图4-1所示。图4-1系统原理图系统以51单片机为控制核心，压力传感器将供水出口处的压力(05V模拟信号)送入单片机的P1.0引脚，单片机利用其P1.0口自带的A/D转换将压力模拟信号转换成数字信号，再与设定压力比较和处理，得到一个对变频器进行控制的数字量，将该数字量通过D/A转换送给变频器，控制其输出频率的变化，从而控制电机的转速变化。图3自动控制原理图具体实现过程如下: EMCA供水出口水压值小于设定的水压值时，单片机经过运算和处理，输出一个数字电流量送给DAC0832，经过DAC0832将数字电流量转换成模拟电流量，此模拟电流量控制变频器，变频器改变加在泵组电机的电源频率使泵组电机加速，从而使供水出口压力增大;反之，当压力传感器检测到的供水出口水压值大于设定的水压值时，控制泵组电机降速，使供水出口压力减小;经过多次这样的调整，直至供水出口水压值与设定的水压值相等。单片机的控制信号先经过光电耦合器，再送到控制泵组的继电器，实现单片机对泵组的智能控制。光电耦合器的作用是对自动控制电路与控制线圈的强电电路在电气进行隔离，抗干扰性较强，系统中共用到四个光电耦合器，正极分别与单片机的P3.2、P3.3、P3.4和P3.5相连，负极均与地相连，当单片机的引脚为高电平时，光电耦合器导通，电压Uc加到继电器两端，使继电器动作，从而使线圈得电;使线圈失电只需将单片机的引脚置为低电平，光电耦合器驱动继电器原理图如图3所示。键盘用于对压力值的设定和泵组的切换，LCD1602液晶实时显示设定的压力值。图3 光电耦合器驱动继电器原理图4.2程序设计主系统的主程序流程图如图4所示。其中当第一次键盘的“切换”按钮按下时，标志符Flag=1;当再一次按下键盘的“切换”按钮时，Flag=0。Ps为设定的供水出口水压，Pmax为一台水泵运行时在供水出口产生的最大水压力。图4系统主程序流程首先系统进行初始化。接下来判断切换标志符Flag是否为1:如果是为1，再判断设定的压力是否小于一台水泵运行时在供水出口产生的最大水压力，如果小于，则泵组按方式三运行，否则按方式四运行;如果标志符Flag为0，则也再判断设定的压力是否小于一台水泵运行时在供水出口产生的最大水压力，如果小于，则泵组按方式一运行，否则按方式二运行;然后进行PID控制，循环此流程。参