安防之家讯：介绍了用8501单片机控制的变频调速恒压供水系统，给出了系统的硬件结构及单片机控制程序框图。在系统中，8501CPU产生三相交流调频控制信号，经驱动后，输送到逆变主桥路，实现恒压调速。
关键词：恒压供水系统；变频调速；单片机
中图分类号：TP368.1;TU991.62文献标识码:B文章编号：1001-4551(2000)04-0028-02
ApplicationofChipMicroprocessorsonConstantPressureWaterSupplySystembyFrequencySpeedControl
LILan-cun
(HandanUniversity,Handan0560017)
Abstract:Thisarticleexplainstheconstantpressurewatersupplysystembyfrequencyspeedcontrolusing8501chip,givethehardwarestructureandthediagramprogrammingframeusingsingle-chipmicrocomputercontrol.Inthesystem,thecontrolsignaloffrequencyregulationmadeby8501CPUissenttothemainbridgecircuitbyamplifyingsoastovarythespeedtoremaintheconstantpressure.
Keywords:constantpressurewatersupplysystem;frequencyspeedregulation;single-chipcomputer.
1前言
供水系统的动力，通常优先选用结构简单、运行可靠、价格低廉的三相鼠笼式异步电动机。系统中，水的流出量是随用户用水需求变化而变化的，传统的控制方法是调节风门。随着电子技术、交流调速技术的不断完善和计算机技术的迅速发展，变频调速方法在恒压供水控制系统得以应用，这不仅大大提高了系统的自动化程度，而且也有效地解决了这一问题，减少了能源浪费。
2系统设计
2．1原理
压力传感器将总水管的水压变换为电信号，经放大器放大、D/A转换，输入到单片机，由单片机对D/A转换值进行PID运算处理，进而控制变频器的输出频率。当水压低于给定压力时，变频器的频率增加；当水压高于给定压力时，变频器的频率减小。这种变化，直至水管压力与给定值相当。
2．2硬件结构
如图1所示。恒压供水系统的动力通常都使用三相异步电动机，其三相交流电源通过半控全波整流电路整流成直流，再经逆变器逆变获得。电源频率的大小取决于大功率晶体管的导通频率。改变晶体管基极的控制信号，就可以很容易地改变三相电源的频率，实现电动机的变频调速。
图1变频调速控制系统
8501是高档8位单片机，它留有P0、P1、P2、P3 4个I/O接
口，内部有256BRAM、4KBROM和2个16位定时器/计数器与5个中断源。系统把Ｐ0.7～Ｐ0.0作为系统运行压力与给定
压力信号差输入端，把
作为外部中断源的请求信号，把P1.3～P1.7作为单片机的输出端。P1.3～P1.5输出信号经驱动器电路放大，用于控制逆变电路中大功率晶体管的通断；P1.6～P1.7输出信号经驱动电路放大，用于控制晶闸管的触发导通。
２．３ 软件结构
为方便调试和编程，系统采用模块化结构设计，其程序
包括１个主程序模块、３个中断服务子程序模块和１个PID
调节子程序模块。
2.3.1主程序框图
主程序框图，如图2所示。
2.3.2程序各模块功能
2.3.2.1主程序模块
主要用于单片机初始化和水管压力信号的采集及处理等。
2.3.2.2INT0中断程序模块
主要用于启动定时器。当变压器次级交流电压信号V2由负到正过零时，此信号连至CPU的INT0端，CPU响应外部中断，执行INT0中断服务程序，启动T0计数。
2.3.2.3T0中断程序模块
用于控制半波整流电路中晶体管的移相角a变化，改变电路所加直流电压大小。
2.3.2.4T1中断程序模块
用于控制逆变电路中大功率晶体管的导通、关断时间，改变电动机交流电源的频率。
2.3.3软件编制过程中的两个关键问题
2.3.3.1T0初始值的设置
已知电动机额定转速为nN，当供水系统在额定流量QN、额定水管压力Pg时，则要求供给电动机的直流电压Ud=0.9.U2.cosa为定值。又知U2=220V，则a为定值。按照我国目前使用的单相交流电源频率大小，不难推算，Vg1离交流电源过零点的时间a/∏×0.01,T0的初值为216-（a/∏×0.01）(2×10-6)。当定时器T0溢出时，CPU经Ｐ1.7发出控制信号Vg1，使VT1导通。Vg1产生半个周期（即T/2=0.01s)后，产生Ｖg2。为保证这一时间差实现，就需要对T0重新赋初值216-0.01/(2×10-6)。当T0再次溢出时，CPU经P1.6发出控制信号Ｖg2，使VT2导通。这样VT1、VT2轮换导通，实现半控全波整流。
2.3.3.2T1初始值的修改
T1初始值X1的设定，决定着变频电源的频率f，其关系可表示为（216–X1）×（2×10-6）=1/3f。而变频电源的频率由水管压力与给定压力的信号差决定。单片机根据PID运算结果，确定X1=216–[1 (PID运算结果-给定值）·k］/（6×10-6˙f）。这样，反复循环，直至水管压力与给定值相同。
3结论
以8501CPU为核心的变频调速恒压供水控制系统，控制灵活，调速方便，且节水节电效果显著。同时，消除了原有系统供水管网经常出现的超压现象，有利于减小管网、阀门等损坏的可能性，延长供水管网的寿命，在生产中有很广泛的推广价值。
参考文献
［1］潘新民.微型计算机控制技术［M］.北京：人民邮电出版社，1995.3.
［2］侯朝祯等.微机与单片机应用基础［M］.北京：北京理工大学出版社，1992.8.
［3］周明德.微型计算硬件、软件及其应用［M］.北京：清华大学出版社，1993.8.
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