基于STM32的遠程溫控系統設計

　　引言

　　溫度控制是工業(yè)控制的主要對象之一，常用的溫控數學模型是一階慣性加上純滯后環(huán)節(jié)，但其隨著加熱對象和環(huán)境條件的不同，會存在著較大的差異。因為溫控對象這種較為普遍的含有純滯后環(huán)節(jié)的特點，容易引起系統超調和持續(xù)的振蕩，溫度控制對象的參數會發(fā)生幅度較大的變化。因此無法采用傳統的控制方法(如常規(guī)的PID控制)對溫度進行有效的控制，而智能控制不需要對象的精確數學模型就可以對系統實施控制。溫度控制多采用由單片機系統來實現溫度控制，其缺點是遠程控制系統復雜，可靠性差，特別是當控制點較多、距離較遠時，采取總線方式的通訊出錯概率較高，影響到溫度的控制精度。

　　目前，多家廠商(如日本導電、島通)均推出精度可達0.1級的基于PID算法的智能型溫控儀表，然而這些公司對其核心技術并不公開，同時也不開放用于系統改進的接口或者代碼。本文的設計基于STM32硬件單元，采用一種溫控單元與計算機相結合的主從式遠程溫度控制模式。利用工控機進行PID參數整定后通過網絡控制溫控單元的輸出，溫控單元輸出控制信號調整可控硅的開角，從而達到改變加熱功率的目的。本文采用儀表與計算機相結合的主從控制模式，軟、硬件部分分別獨立工作，便于系統的升級改造，可以有效地提高控制策略的靈活性。

　　本文所研究的基于組態(tài)軟件實現的模糊PID算法智能溫度遠程監(jiān)控系統，能較好地解決溫度的遠程控制問題，且系統結構非常簡單，溫度控制精度高。

　　系統總體方案設計

　　溫度控制系統用于控制電加熱爐內的溫度，熱源為高溫電阻絲，采用可控硅電壓調整器來進行電加熱爐的溫度調整，此調整器是通過控制可控硅的導通角而調整輸出電壓、改變加熱體的發(fā)熱功率、從而達到控制電加熱爐溫度的目的。

　　如圖1所示，加熱爐實時的溫度由溫控單元采集熱電偶轉變?yōu)殡妷盒盘?，經溫控單元整理后，通過TCP/IP協議將打包后的溫度數據傳送至工控機端，將此溫度的采樣值與設定值比較，采取相應的控制算法計算出實時的PID參數，通過網絡控制溫控單元，溫控單元輸出4~20mA電流信號至可控硅調壓器，對可控硅的導通角的開度進行控制，調整加熱爐的溫度。采用本方案設計的系統具有結構簡單，易于實現的特點。