摘要：介紹了用8501單片機控制的變頻調速恒壓供水系統，給出了系統的硬件結構及單片機控制程序框圖。在系統中，8501CPU產生三相交流調頻控制信號，經驅動后，輸送到逆變主橋路，實現恒壓調速。
　　關鍵詞：恒壓供水系統；變頻調速；單片機
　　中圖分類號：TP368.1;TU991.62文獻標識碼:B文章編號：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
　　供水系統的動力，通常優先選用結構簡單、運行可靠、價格低廉的三相鼠籠式異步電動機。系統中，水的流出量是隨用戶用水需求變化而變化的，傳統的控制方法是調節風門。隨著電子技術、交流調速技術的不斷完善和計算機技術的迅速發展，變頻調速方法在恒壓供水控制系統得以應用，這不僅大大提高了系統的自動化程度，而且也有效地解決了這一問題，減少了能源浪費。
　　2系統設計
　　2．1原理
　　壓力傳感器將總水管的水壓變換為電信號，經放大器放大、D/A轉換，輸入到單片機，由單片機對D/A轉換值進行PID運算處理，進而控制變頻器的輸出頻率。當水壓低于給定壓力時，變頻器的頻率增加；當水壓高于給定壓力時，變頻器的頻率減小。這種變化，直至水管壓力與給定值相當。
　　2．2硬件結構
　　如圖1所示。恒壓供水系統的動力通常都使用三相異步電動機，其三相交流電源通過半控全波整流電路整流成直流，再經逆變器逆變獲得。電源頻率的大小取決于大功率晶體管的導通頻率。改變晶體管基極的控制信號，就可以很容易地改變三相電源的頻率，實現電動機的變頻調速。
　　

　　圖1變頻調速控制系統
　　8501是高檔8位單片機，它留有P0、P1、P2、P3　4個I/O接
　　口，內部有256BRAM、4KBROM和2個16位定時器/計數器與5個中斷源。系統把Ｐ0.7～Ｐ0.0作為系統運行壓力與給定
　　壓力信號差輸入端，把


作為外部中斷源的請求信號，把P1.3～P1.7作為單片機的輸出端。P1.3～P1.5輸出信號經驅動器電路放大，用于控制逆變電路中大功率晶體管的通斷；P1.6～P1.7輸出信號經驅動電路放大，用于控制晶閘管的觸發導通。
　　２．３　軟件結構
　　為方便調試和編程，系統采用模塊化結構設計，其程序
　　包括１個主程序模塊、３個中斷服務子程序模塊和１個PID
　　調節子程序模塊。
　　2.3.1主程序框圖
　　主程序框圖，如圖2所示。
　　

　　2.3.2程序各模塊功能
　　2.3.2.1主程序模塊
　　主要用于單片機初始化和水管壓力信號的采集及處理等。
　　2.3.2.2INT0中斷程序模塊
　　主要用于啟動定時器。當變壓器次級交流電壓信號V2由負到正過零時，此信號連至CPU的INT0端，CPU響應外部中斷，執行INT0中斷服務程序，啟動T0計數。
　　2.3.2.3T0中斷程序模塊
　　用于控制半波整流電路中晶體管的移相角a變化，改變電路所加直流電壓大小。
　　2.3.2.4T1中斷程序模塊
　　用于控制逆變電路中大功率晶體管的導通、關斷時間，改變電動機交流電源的頻率。
　　2.3.3軟件編制過程中的兩個關鍵問題
　　2.3.3.1T0初始值的設置
　　已知電動機額定轉速為nN，當供水系統在額定流量QN、額定水管壓力Pg時，則要求供給電動機的直流電壓Ud=0.9.U2.cosa為定值。又知U2=220V，則a為定值。按照我國目前使用的單相交流電源頻率大小，不難推算，Vg1離交流電源過零點的時間a/∏×0.01,T0的初值為216-（a/∏×0.01）(2×10-6)。當定時器T0溢出時，CPU經Ｐ1.7發出控制信號Vg1，使VT1導通。Vg1產生半個周期（即T/2=0.01s)后，產生Ｖg2。為保證這一時間差實現，就需要對T0重新賦初值216-0.01/(2×10-6)。當T0再次溢出時，CPU經P1.6發出控制信號Ｖg2，使VT2導通。這樣VT1、VT2輪換導通，實現半控全波整流。
　　2.3.3.2T1初始值的修改
　　T1初始值X1的設定，決定著變頻電源的頻率f，其關系可表示為（216–X1）×（2×10-6）=1/3f。而變頻電源的頻率由水管壓力與給定壓力的信號差決定。單片機根據PID運算結果，確定X1=216–[1 (PID運算結果-給定值）·k］/（6×10-6˙f）。這樣，反復循環，直至水管壓力與給定值相同。
　　3結論
　　以8501CPU為核心的變頻調速恒壓供水控制系統，控制靈活，調速方便，且節水節電效果顯著。同時，消除了原有系統供水管網經常出現的超壓現象，有利于減小管網、閥門等損壞的可能性，延長供水管網的壽命，在生產中有很廣泛的推廣價值。
　　參考文獻
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