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基于单片机的高楼恒压供水系统设计

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基于单片机的高楼恒压供水系统设计
本课程设计要求设计基于单片机的高楼恒压供水系统。本设计根据目前单片
机控制的恒压控制系统的研究现状，充分利用现代化新型、先进的元器件和最新
的智能控制理论与算法，将变频调速技术和单片机技术融合到一起，设计高楼恒
压供水智能控制系统。设计的高楼恒压供水智能控制系统具有可靠性高、抗干扰
能力强、节能效率高等特点。
技术参数和设计任务：

1、利用单片机STC89C52实现对水压的控制，以实现恒压的目的；
2、为了使马达转速能够根据不同的需求而改变，完成变频电路的设计；
3、完成水压的显示电路的设计，以显示水压；
4、为了检测高楼水压，完成检测电路的设计；
5、为了能使控制电路的稳定运行，完成PID算法等其他的设计。
1

一、本课程设计系统概述
1、基于单片机的高楼恒压供水系统原理
欲稳定水压，需构成一个压力闭环控制系统。该系统由单片机、变频器等器
件构成。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，把出
口压力变成(0~5)V的模拟信号，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，经单片机与给定参量进行比较，得出调节参量E，对E进
行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压力恒定。单
片机控制变频调速供水系统控制原理如图1所示。

单片机控制系统D/A变频器电动机水
泵机组

A/D

HrHb-△EH

压力传感
器

图1 控制原理图
若E>0，则供水压力小于设定值，用水量增加造成供水压力下降，单片机
将通过计算提高变频器的输出频率，从而使电机水泵机组转速增加(n1f)，使
供水压力增加并恢复到设定值；如果E<0，则供水压力大于设定值，说明用水
量减少导致供水压力上升，单片机通过计算控制变频器使其输出频率下降，电机
水泵机组转速下降，使供水压力减小恢复到设定值。通过单片机控制水泵电机的
状态，实际压力围绕设定压力值上下波动，保持供水压力恒压达到节能、恒压之
目的。
为保证充足的水量供应，本系统采用三台水泵构成的供水控制系统，具备同
时控制三台水泵的功能，如图2所示。根据不同场合、不同需要可以采取三台水
泵同时运行、二台水泵同时运行、一台运行一台备用、一台运行二台备用、定时
换泵等多种工作方式。水泵电机全部软起动，以先起先停为原则；具有变频器频
率显示和实时压力显示；变频器故障、远传表故障或欠压超时和水位报警指示：
可设定上限保护压力；可设定PID上升和下降周期及跟踪周期；可设定泵的上
电工作顺序。
2

进用户
传感器
变频器
单片机
配电部分

水泵2水泵3水泵1
进水
图2 变频恒压供水系统组成
2、系统结构图
该系统由4部分组成，如图3所示。

传感器水泵组变频调速控制器
图3 系统结构框图
传感器采用远传压力表，为压阻器件，用于检测水管道的压力，并将水压转
换为0~5V的模拟信号。控制部分由MCS-51系列单片机为核心部件。根据传感
器检测到的水压完成变频器调速及泵组切换的控制.变频调速部分是由空气开
关、交流接触器、变频调速器组成，为系统的动力电供给和执行机构。水泵组部
分包括三台交流异步电动机拖动的三台离心式水泵。
3、控制方案
本设计介绍了单片机控制的高楼供水系统中硬件构成、软件设计，通过传感

器检测水压信号，经A/D转换成数字量，输入给单片机，与给定压力值进行比
较，按PID控制算法对差值进行运算，将运算结果输出给变频器，由变频器改
变水泵电机的转速，达到恒压供水的目的。
在实际的应用过程中，取得了良好的效果。
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该系统的优点包括：
(1)系统采用变频器对电机进行调速，调速范围宽，频率可以在低于或高于
工频频率的范围内调节，从几赫兹到几百赫兹，具有很宽的调速范围。
(2)由于调速过程中转差率很小，转差率小，损耗小，效率高，所以节约电
能。水压的稳定还可减少对管网的冲击，提高供水的稳定性和质量。另外该系统
还可以推广到管道输油等方面。
(3)采用单片机控制，变频调速系统采用闭环控制，可得到很高的控制精度。
二、系统硬件设计
1、单片机简介
（1）单片机概述
单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算
术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器(CPU)，随机存取数据存储
器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括定时计
数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LDE驱动电路)，脉宽调制电路
(PWM)，模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一
个最小然而完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地
完成程序设计者事先规定的任务。
单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字电路构成的控制系
统，可以软件控制来实现，并能够实现智能化，现在单片机控制范畴无所不在，
例如通信产品、家用电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片
机的应用领域越来越广泛。
（2）单片机的应用领域
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的
智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1）在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等
优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、
频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理
量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起
采用电子或数字电路更加强大。
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2）在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的
智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统
等。
3）在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣
让机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八
门，丢无所不在。
4）在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为
在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本
上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信
呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，
无线电对讲机等。
5）单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监
护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育国防航空航天等领域都有着十分广
泛的用途。
单片机按用途大体上可分为两大类：1—通用型单片机；2—专用型单片机。
专用型单片机是指用途比较专一，出厂时程序已经一次性固化好，不能再修
改的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。其生产成本很低。
通用型单片机的用途很广泛，使用不同的接口电路及编制不同的应用程序就
可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表，大到机器设备和整套生产线都可用
单片机来实现自动化控制。
（3）单片机的发展趋势
现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司
都推出了自己的单片机，从8位、16位到犯位，数不胜数，应有尽有，有与主
流C5l系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应
用提供广阔的天地。

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基于PLC的高楼恒压供水控制系统的设计

基于PLC的高楼恒压供水控制系统的设计

课题名称基于PLC的高楼恒压供水控制系统的设计姓名：王镇日期：2011年11月10日目录摘要 (1)关键词 (1)1.引言 (1)2 恒压供水的特点................................................‥ (5)2系统结构图 (5)3软件部分 (6)3.1PLC程序 (6)3.2I\O分配表 (10)3.3 变频器参数设定 (10)4 控制电路图 (11)4.1 主电路图 (11)4.2 控制电路图 (11)5 主要器件的选择 (12)5.1MD-W 恒压供水压力传感器的介绍 (12)5.2PLC的特点 (13)6变频器的特点 (14)7系统要实现的功能有 (15)7.1 手动运行 (15)7.2 自动运行 (16)7.3 特殊情况 (16)8 这个系统的优越性 (16)总结 (17)基于PLC的高楼恒压供水控制系统的设计摘要：建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。

居民生活用水具有时间集中，用水量变化较大的特点，而采用原供水系统存在成本高，可靠性低，水资源浪费和管网系统待完善的问题。

为此采用变频器与可编程控制器（PLC）构成控制系统，优化控制泵组的调速运行，自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，提出用自来水水压供水与水泵提水相结合的方式，并配以变频器、PLC、压力传感器、溢流阀等将管网的压力，通过压力传感器把数据传给PLC，PLC优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，使水管中的压力始终保持在合适的范围。

PLC恒压供水的优点在于当管网流量变化时，能达到稳定供水压力和节能、安全、供水高品质等优点。

关键词：变频器；PLC；恒压供水；1.引言现在的恒压供水应以经济合理，技术先进，供水安全可靠为原则。

传统的供水方式（包括水箱/水塔供水和气压供水）。

水箱/水塔供水称为重力供水，具有供水压力比例恒定和储水的功能。

基于单片机的供水系统水压自动调节电路设计

基于单片机的供水系统水压自动调节电路设计


Ｌ ２ ． ３水塔 式高位水 箱供水方式 这 种 供 水 方 式 同 样 也 存 在 着 一 定 的 优 点 ， 如 ： 它 的 控 制 方 式 较 为 简 单 明 了 、 易 操 作 、 运 行 工 作 较 为 合 理 、 如 果 在 短 时 间 内 进 行 维 修 活 动 或 发 生 突 发 情 况 停 电 时 能 够 做 到 不 停 水 ； 但 存 在 很 多 缺 点 。 水 塔 式 高 位 水 箱 的 建 设 投 资 大 ， 占 地 面 积 大 ， 对 施 工 的 要 求 特 别 高 ， 如 果 施 工 质 量 不 够 硬 ，将 有 可 能 导 致水 箱永 久性渗 漏 水 ，甚至 可能就 此报 废 ； 而 且 水 塔 式 供 述 系 统 的 设 备 较 容 易 损 坏 ，而 且 维 护 不 方 便 、 维 修 费用 较 高 。 ２ ． 利 用 单 片 机 设 计 出 能 够 自动 调 节 水 压 的 供 水 系 统 的 积 极 作 用 和 意 义 ２ ． １ 实 现 供 水 系 统 水 压 自动 调 节 的 积 极 作 用
基 于单片 机 的供水 系统水 压 自动调 节 电路 设计
鲍 彪 西 安外事 学 院工学 院
【 摘 要 】进入２ １ 世纪 以来，随着科学技术的不断进步和发展 ，电子科 学技术的发展也呈现 出前所未有的迅猛，电子科 学技术在世界范围内的也 ｆ 起极大关注， 成为世界各国都十分 重视的一项科学技术，单片机作为其 中一种重要 的组成部分 ，自上个 世纪七八十年代 以来，也已经 由当时仅有的４ 位、８ 位单 片机，发展到现 在 ３ ０ ０ Ｍ的高速的单片机 ，单片机也 已经被应用在我们 日常生活的各个领域 中。而 目 前随着社会经济的不断发展，供水系统也成为一项十分重要 的基础设施，人 们对于供水质 量和供水系统的要求也越来越高。供水 系统的水压 能否根据具体的实际情况进行 自动调节 ，以达 到恒定的状态 ，使得供水系统的供水能得到保障就 显得尤为重要 了。因此本文将单片机 的技术运用到供水 系统 中，介绍 了￣Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 单片机为核心 的供水系统水压 自 动调节的电路设计。 【 关键词 】Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 单片机 ；供水系统；供水压力；压力传感器；供水控制器
《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》范文

《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》范文

《基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现》篇一一、引言随着现代工业和城市化的快速发展，供水系统的稳定性和效率成为了关键性的问题。

恒压供水系统作为解决这一问题的有效手段，已经得到了广泛的应用。

其中，基于PLC（可编程逻辑控制器）的恒压变频供水系统以其高效、稳定、智能的特点，在供水领域得到了极大的关注。

本文将详细介绍基于PLC恒压变频供水系统的设计与实现。

二、系统设计1. 系统架构设计本系统主要由三部分组成：PLC控制器、变频器和供水泵站。

其中，PLC控制器负责接收压力传感器传来的信号，通过运算处理后，控制变频器调节供水泵的转速，从而达到恒压供水的目的。

2. PLC控制器设计PLC控制器是本系统的核心部分，它需要接收压力传感器的实时数据，对数据进行处理和计算，然后发出控制指令。

此外，还需要具有与其他设备通信的能力。

在设计过程中，应充分考虑PLC的稳定性、可扩展性、抗干扰能力等因素。

3. 变频器与供水泵站设计变频器是连接PLC控制器和供水泵站的桥梁，它接收PLC 的控制指令，调节供水泵的转速。

供水泵站则负责实际的供水任务。

在设计过程中，应考虑泵站的布局、管道的设计、泵的选型等因素，以确保整个系统的稳定性和效率。

三、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括PLC控制器、变频器、压力传感器、供水泵站等设备的选型和安装。

在选型过程中，应充分考虑设备的性能、价格、维护等因素。

安装过程中，应遵循相关的安全规范，确保系统的稳定性和安全性。

2. 软件实现软件部分主要包括PLC程序的编写和调试。

在编写过程中，应充分考虑系统的控制逻辑、数据处理、通信协议等因素。

在调试过程中，应对系统进行反复测试和优化，确保系统的稳定性和准确性。

四、系统测试与运行1. 系统测试在系统安装完成后，应进行系统测试。

测试过程中，应检查各部分的连接是否正常，系统运行是否稳定，数据是否准确等。

如果发现问题，应及时进行排查和修复。

2. 系统运行经过测试后，系统可以正式投入运行。

基于单片机的水泵智能控制系统

基于单片机的水泵智能控制系统

摘要本文拟设计一种节能的压力水罐式恒压供水智能控制系统。

该系统利用单片机作为控制单元的核心部件，应用灵活的单片机控制泵组-压力水罐供水系统。

该系统充分利用现代化新型、先进的元器件，设计泵组－压力水罐恒压供水智能控制系统。

设计的智能恒压供水控制系统具有可靠性高、每个水泵工作时间均衡化、节能效率高等特点。

该系统的关键技术包括单片机控制泵组是按负载均衡的原则设计的。

系统有3台供水水泵，水泵的启停是按先起先停、先停先起原则设计的。

本文结合水泵的具体应用，基于传感器，单片机元器件组成的智能供水控制系统的方案，给出了系统硬件设计及软件实现方法，实现对水泵运行的智能控制。

该系统比较适用于对供水质量要求不高的城乡居民小区自来水二次供水系统，尤其适合于高层建筑楼的二次供水系统。

关键词：单片机，水泵，传感器，压力水罐，智能监控，负载均衡化ABSTRACTThis paper designed a pressure tank-type energy-saving intelligent control system for constant pressure water supply. The system uses microcomputer control unit as the core component, flexible, microprocessor controlled pump - pressure tank water supply system. The new system, full use of modern, advanced components, design pump - pressure tank Water Supply Control System. Design of intelligent control system for constant pressure water supply with high reliability and working time equalization for each pump, energy-saving high efficiency. The key technology, including microprocessor controlled pump is based on the principle of load balancing design. 3 sets of water system pumps, pump start and stop at first according to the first stop, first stop from the first principles of design. In this paper, the specific pump application, based on sensors, microcontroller devices composed of intelligent control system for water supply scheme, given the system hardware design and software implementation methods to realize the intelligent control of pump operation. The system is more suitable for less demanding on the water quality of urban and rural residential area of secondary water supply system, especially suitable for building high-rise building secondary water supply system.Key words:SCM, pumps, sensors, pressure tank, intelligent monitoring, load equalization目录1 绪论--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1单片机的发展趋势及应用----------------------------------------------------------------------11.2水泵在生活中的应用---------------------------------------------------------------------------3 2水泵的节能降耗---------------------------------------------------------------------------------------------52.1 水泵的动力分析----------------------------------------------------------------------------------------52.2 水泵的能耗分析-----------------------------------------------------------------------------------------63水泵智能控制系统的组成及工作原理---------------------------------------------------------83.1 系统总体结构设计----------------------------------------------------------------------------------------83.2 系统控制设计方案分析------------------------------------------------------------------------93.3 系统控制设计优化----------------------------------------------------------------------------11 4主要芯片的结构与特点------------------------------------------------------------------------124.1 80C51单片机结构特点----------------------------------------------------------------------124.2 压力传感器原理与应用----------------------------------------------------------------------145水泵智能控制硬件设计---------------------------------------------------------------------175.1 80C51单片机的复位和振荡电路------------------------------------------------------------175.2 80C51单片机驱动水泵电路---------------------------------------------------------------185.3 80C51单片机驱动LED电路-----------------------------------------------------------------195.4 单片机与A/D转换器的接口电路----------------------------------------------------------235.5 单片机与AT24C02的应用电路-------------------------------------------------------------265.6 单片机与键盘的接口电路-------------------------------------------------------------------29 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------致谢---------------------------------------------------------------------------------------------1 绪论随着国内城市高层建筑的增多，城市居民的生活用水的时段集中，高层用户供水成为关注的问题，工业园区企业生产用水集中，供水管网的水压不足，出于满足生产需求又节能考虑用较少的设备完成大量不间断供水需求，过去的贮水池－继电器控制水泵加压供水系统较单片机实现的电自控泵组稍显落后，压力水罐供水方式可以节能有效地提供生产所需用水。