基于单片机的恒压变频供水系统设计【开题报告】.doc

1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电气工程及自动化 基于单片机的恒压变频供水系统设计 一、 课题研究意义及现状 恒压供水研究的意义 ： 随着我国经济的快速的发展 , 人民的生活水平越来越高 , 居民对城市供水的要求也越来越严高。同时在节水节能已成为时代特征的现实条件下，对于我们这个水资源短缺的国家，对水的利用的要求也越来越高，因此恒压供水系统将应用于我国的各行各业当中去。 变频恒压供水系统的国内研究现状： 变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。随着变频技术的发展和变频恒压供水系统的稳定性、可靠性以及自动化程度高 等方面的优点以及显著的节能效果被大家发现和认可后，国外许多生产变频

2、器的厂家开始重视并推出具有恒压供水功能的变频器，像日本 Samc。公司，就推出了恒压供水基板，备有“变频泵固定方式”， “变频泵循环方式”两种模式。它将 PID 调节器和 PLC 可编程控制器等硬件集成在变频器控制基板上，通过设置指令代码实现 PLC 和 PID 等电控系统的功能，只要搭载配套的恒压供水单元，便可直接控制多个内置的电磁接触器工作，可构成最多 7 台电机 (泵 )的供水系统。这类设备虽微化了电路结构，降低了设备成本，但其输出接口的扩展功能缺乏灵活性，系统 的动态性能和稳定性不高，与别的监控系统 (如 BA 系统 )和组态软件难以实现数据通信，并且限制了带负载的容量，因此在实际使用

3、时其范围将会受到限制。目前 国 内 有不少公司在做变频恒压供水的工程，大多采用国外的变频器控制水泵的转速，水管管网压力的闭环调节及多台水泵的循环控制，有的采用单片机及相应的软件予以实现。但在系统的动态性能、稳定性能、抗扰性能以及开放性等多方面的综合技术指标来说，还远远没能达到所有用户的要求。目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通 讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性 (EMC)的变频恒压供水系统的水压闭环控制研究得不够。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践。 二、 课题研究的主要内容和预期

4、目标 通过前面对传统供水现状和变频恒压供水系统的应用前景分析可知，变频调速恒压供水系统在我国己成为供水行业发展的主流趋势。变频恒压供水系统主要由变频器、可编程控制器、各种传感器等组成。本文研究的目标是对恒压控制技术给予提升，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，操作更加简捷，故障报警及时迅速，同时具有开放的数据 传输。 本文研究的主要内容如下 : a、分析变频恒压供水系统的组成及特点，探讨变频恒压供水系统的控制策略，并归纳实用性的控制方案。 b、选择合适的传感器和控制器 c、设计变频恒压供水系统的运行程序。 三、 课题研究的方法及措施 1.熟悉和掌握整个工艺流程，分析控制流程，确定系统的控制方案

5、，弄清楚各个器件的作用，从而确定系统的控制方案。 2.通过查询相关资料和书籍，完成控制原理图设计，在此基础上，选择合适的 AT89S51单片机控制器，根据网上搜索的相关产品资料和用户手册完成系统的软件设计。 单 片 机 控制变 频 器 水 泵 机 组压 力 传 感器A / D E图 1 单片机控制变 频调速供水原理框图 单片机控制变频调速供水原理框图 如图 1 所示，系统由微机控制器、交流变频调速器、水泵机组、供水管网和压力传感器等组成 .该自动控制系统通过安装在水泵出口管上的远传压力变送传感器，把压力变成的模拟号，经过前置放大，多路切换， A/D 变换成数字信号传送到单片机，经单片机与给定参

6、量进行比较。得出调节参量 ，对 进于 PID运算后输出控制信号，经由 D/A 变换成模拟量作用到变频器，控制其输出频率，以调节电机水泵机组的转速，按实际用水量供水并使供水恒定 四、 课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011 年 7 月至 2012 年 4月。 2011 年 7 月至 2011 年 9 月 1 日：明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案； 2011 年 9 月 2 日至 2011 年 9 月 30 日 :写文献综述，外文翻译； 2011 年 10 月 1 日至 2011 年 11 月 12 号：完成开题报告，准备开题答辩； 2011 年 11 月 13 日至 2012 年

7、1 月 15 日： 设计系统电路，进行系统各功能模块的硬件电路与软件程序设计等。 2012 年 1 月 16 日至 2012 年 2 月 15 日：完成控制系统硬件和软件设计； 2012 年 2月 16 日至 2012年 4月 20 日：撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文 答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 原魁 .变频器基础及应用 M.北京：冶金工业出 版社 ,2005,2. 2 张燕宾 .变频调速应用实践 M.北京：机械工业出版社 ,2000,12. 3 杜金 . 电气变频调速设计技术 M.北京：北京电力出版社 ,2001,4. 4 韩安荣

8、.通用变频器及其应用 M.北京：机械工业出版 社 ,2000,2. 5 黄洪钟 .模糊设计 J.机械工业出版社 ,1999 年 . 6 李海滨 ,片春媛等 . 单片机技术课程设计与项目实例 M. 中国电力出版社 ,2009， 10. 7 张志良 . 单片机原理与控制技术 M. 机械工业出版社 ,2001,7. 8 王秋爽等 . 单片机开发基础与经典设计实例 M. 机械工业出版社 ,2008,9. 9 周兴华 . 手把手教你学单片机 M. 北京航空航天大学出版社 ,2005,9. 10 解宏基 ,任光新型恒压供水单片机控制系统 J大连海事大学学报 (自然科学版 ), 1999,25(3)： 97 100 11 黄鹏 .住宅 小区 变 频调 速 恒压 供 水系 统 节 能设 计 分析 与 应用 J.中外 建筑 ,2010,45(1):131 132. 12Michelle Clifford.Water Level MonitoringJ.Freescale Semiconductor Application Note,2006,11 (4) :1 24.