基于CAN总线的楼宇恒压变频供水监控系统设计与实现
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2020-10-20
11:32:17
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基于基于CAN总线的楼宇恒压变频供水监控系统设计与实现总线的楼宇恒压变频供水监控系统设计与实现
本文提出了采用89C51单片机作为控制器实现模糊PID算法控制供水系统，并且利用CAN总线技术构成的底层控
制网络与监控计算机通讯，实现了楼宇供水设备的现场数据采集、传输及远程监控功能。试验表明恒压变频供
水监控系统取得良好控制和监控的效果。
摘摘 要：要：本文提出了采用89C51单片机作为控制器实现模糊PID算法控制供水系统，并且利用CAN总线技术构成的底层控制网络
与监控计算机通讯，实现了楼宇供水设备的现场数据采集、传输及
关键词：关键词：模糊PID;CAN总线;89C51;远程监控
1 引言引言
传统的供水系统大部分仍然采用人工手动调整参数控制，生产过程中的重要参数仍然依靠人工定时记录，用水量的需求具
有时变性，在用水高峰期时，管网压力达不到规定的标准压力，造成高层建筑断水;用水低峰期时，管网压力经常超过规定的
压力上限，极易造成爆管事故并且能源损耗严重。同时传统的楼宇机电控制设备相互独立，不具备网络通讯的功能，难以实现
非现场或远程监控。本文提出采用模糊PID算法加Smith预估补偿方式变频器恒压控制供水系统具有运行经济、可靠性高、节
能效果明显等优点，利用CAN现场总线技术构成的底层控制网络，采用了分布式结构和分散控制原理，具有使用方便、易于
扩展等优点，能有效地满足楼宇监制系统在远程监控的实时性和可靠性要求。
楼宇供水系统采用“通用变频器+单片机（包括PID调节器）+工频/变频切换”的控制方案。
2 系统的硬件设计系统的硬件设计
2.1 基于CAN总线远程监控楼宇自动化系统的硬件设计
CAN（Controller Area Network）总线是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。其信号传输采用短帧结构，每
一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，受干扰的概率低。由于其高性能、高可靠性、实时性等优点,已广泛应用于控制系
统中的检测和执行机构之间的数据通信。CAN总线符合ISO11898标准,最大传输速率可达1MB/s（传输距离最大为40m），最
大传输距离为10km（传输速率约为5k）。
基于CAN总线远程监控楼宇自动化系统的构成由计算机和各个智能节点组成，如图1所示。计算上安装具有高性能价格比
的CAN 总线通讯接口卡PCI-9820 非智能两通道CAN 接口卡，该产品采用标准PCI 接口，能让计算机方便的连接到CAN 总线
上，实现CAN2.0B 协议（兼容CAN 2.0A ）的连接通讯。PCI-9820 接口卡配备两通道逻辑独立CAN 接口，使得在开发应用中
更显方便和灵活：每个通道光电隔离，保护计算机机避免地环流的损坏，增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
图1 楼宇供水系统的构成图
图2 供水系统现场控制器的组成框图
本系统与DCS控制系统不同的是它的拓扑结构中不是所有的下位机都以上位机为中心,而是所有的节点都以“平等主体”的形
式挂接在总线上，上位计算机仅仅作为CAN的一个平等智能节点。
2.2 楼宇供水系统现场控制器的硬件设计
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