水泵综合保护控制器微机化的设计与实现

《自动化仪表》第32卷第6期2011年6月修改稿收到日期:2010－11－29。作者朱洁，女，1969年生，2008年毕业于上海理工大学计算机系，获硕士学位，讲师;主要从事电气控制技术和微机测控技术方面的研究。水泵综合保护控制器微机化的设计与实现DesignandRealizationoftheComputerizedIntegralProtectionControllerforWaterPump朱洁(上海电机学院高职技术学院，上海200240)摘要:为及时发现水泵渗水，或在水泵绕组和轴承发生过热现象时，能够立即停止水泵运行并报警，设计了一种以AT89S52单片机为核心的水泵保护控制器。介绍了此控制器的软硬件设计，并通过试验对设计的系统进行了改进，改进后的系统运行良好。关键词:电压比较器恒流源V/F转换单片机检测报警中图分类号:TP文献标志码:AAbstract:Inordertofindoutseepageofthewaterpump，ortoshutdownthepumppromptlywhenpumpwindingandbearingoverheatingoc-curs，apumpprotectioncontrollerwithAT89S52singlechipcomputerasthecoreisdesigned．Thedesignofhardwareandsoftwareofthecon-trollerisintroduced．Thesystemisimprovedthroughtheexperiments，andtheimprovedsystemrunsproperly．Keywords:VoltagecomparatorConstantcurrentsourceV/FconversionSinglechipcomputerDetectionAlarm0引言随着人民生活水平的提高，水泵在各行业得到越来越广泛的使用［1］。当水泵发生渗漏水，如接线盒、电机室、缓冲室等漏水时，水泵要马上停止运行。水泵绕组和轴承发生过热时，也要立即停止运行并报警。文中介绍的控制器能解决上述问题。为了检测水泵渗漏水，控制器在缓冲室和电机室等都置入了静水传感器。正常情况下传感器输出电阻值为无限大;当发生渗漏水后，传感器的输出电阻值会小于20kΩ，控制器会对传感器信号进行检测并输出声光报警信号。水泵绕阻和轴承过热问题，可通过在水泵内置半导体热敏电阻予以解决。常温下其输出为低阻状态，当温度过高时，其输出电阻值将增加几倍。把绕组传感器过热报警值设定为1．9kΩ，轴承传感器过热报警值设定为3．8kΩ。温度超过设定值，则控制器迫使水泵自动停止，并输出声光报警信号等待运行人员到来。1控制器硬件设计由于控制器中传感器输出的信号都是电阻信号［3］，且控制值为开关量，因此，控制器选用LM324运算放大器作为比较器来实现电阻值的比较。当输入电阻值超过比较器设定值时，运算放大器输出发生电平转换，输出经过光电耦合隔离后，对单片机P3口进行采样。Pt100温度信号通过恒流源转换成电压信号送入压频转换器V/F，压频转换器输出频率信号，经过高频光电耦合器隔离后送给单片机的T1计数器进行计数。控制器根据计数值计算出Pt100的温度值。键盘信号送入AT89S52单片机P1口，要显示的数据经过P0口输出送到LED数码管进行显示。图1为控制器设计原理图［2］。图1控制器硬件结构框图Fig．1Hardwarestructureofthecontroller当发生掉电情况时，为了避免轴承温度设定值重复设置，控制器将设定值存储在串行的EEPROM内。这样设置的数据能被永久保留，避免重复设置。各传感器经过AT89S52单片机检测后，在P2口输出相应的报警状态，并经驱动器使继电器吸合，实现输出报警。1．1比较器的设计比较器选用LM339运放。当缓冲室、接线盒或电32水泵综合保护控制器微机化的设计与实现朱洁PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATIONVol.32No.6June2011机室泄漏漏水时，传感器电阻值R＜20kΩ，输出电压V1为零电平，光耦PC817导通，输出V2为高电平，该信号送入AT89S52单片机进行采样。根据V2的电平高低就能判断传感器的电阻值R是否小于20kΩ，从而产生报警信号。图2所示为比较器设计原理图。图2比较器原理图Fig．2Schematicdiagramofthecomparator当水泵绕阻过热时(原理类似图2，略)，传感器电阻值R＞1．9kΩ，R3设计为改为1．9kΩ，输出V1为高电平，光电耦合截止，输出V2为高电平。单片机采样到信号后，即发出报警信号，表示水泵绕阻过热。当轴承温度过热时，传感器电阻值R＞3．8kΩ，R3设计为3．8kΩ