采用STM32的遠程溫控系統(tǒng)設(shè)計
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式中()ut為控制輸入,()()()etrtct=−為誤差信號,()rt為輸入量,()ct為輸出量。
PID控制的傳輸函數(shù)為:
將模糊控制與PID控制結(jié)合,根據(jù)操作經(jīng)驗與模糊理論,在線自整定PID控制器的3個基本控制參數(shù),輸出控制變量,利用模糊控制實時修正PID參數(shù),提高系統(tǒng)的控制精度和魯棒性,該控制器具備自適應性,系統(tǒng)采用的控制器結(jié)構(gòu)如圖3所示 [5]。
高溫高壓下水流體-固體相互作用在自然界、工業(yè)生產(chǎn)、工程技術(shù)以及科學實驗中都廣泛存在,無論在地球科學、物理學、化學等自然基礎(chǔ)科學還是在應用科學、工程技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中,水流體-固體相互作用都是極受關(guān)注的基本科學問題。各類高溫高壓下水流體-固體相互作用的科學問題可通過相應的實驗裝置分析,目前所用的實驗裝置的精度及自動化水平較低。采用先進的控制技術(shù)及計算機技術(shù),控制反應器整體溫度的一致性與穩(wěn)定性,實現(xiàn)高溫高壓下水流體-固體相互作用溫控裝置的自動化,可提高實驗效率及數(shù)據(jù)的精確度。
在高溫高壓下,水流體-固體相互作用實驗存在如爆炸、濺出等事故傷人的可能?;诎踩缘目紤],溫度控制部分采取了本文設(shè)計的遠程溫控方式,實驗者以遠程監(jiān)控的方式控制反應設(shè)備,有效地保護了實驗操作人員的安全。
采樣信號預處理
為防止外界干擾、野值等對系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性造成影響,將采集到的溫度傳感器信號首先通過卡爾曼濾波器進行數(shù)據(jù)的預處理。
控制界面的設(shè)計
組態(tài)軟件集成了電路圖形技術(shù)、人機界面技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù),使控制系統(tǒng)開發(fā)人員不必依靠某種具體的計算機語言,只需通過可視化的組態(tài)方式,就可完成監(jiān)控軟件設(shè)計,降低了監(jiān)控畫面開發(fā)難度[6],利用組態(tài)軟件可以完成監(jiān)控和遠程控制,其基本設(shè)計思想是:首先完成工控機與溫控單元的通訊,用組態(tài)軟件實現(xiàn)工控機的操作界面,通過設(shè)計建立良好的人機界面實現(xiàn)實時溫度的監(jiān)控和動態(tài)顯示。
系統(tǒng)安全性設(shè)計
系統(tǒng)安裝有電壓變送器、電流變送器,可以實時監(jiān)測電壓、電流數(shù)值,若出現(xiàn)加熱爐溫度及電壓過高、電流過大、可控硅擊穿保護、系統(tǒng)壓力異常、升溫速率失控、加熱爐斷線、短路時,加熱立即停止并報警。另外,考慮到可控硅調(diào)壓器及伺服啟動器電源的電壓為220V,為了防止出現(xiàn)觸電等安全事故,電源上均裝有交流接觸器,通過軟件遠程控制加熱的啟動和停止。
結(jié)論
本文設(shè)計了一種遠程溫控系統(tǒng),應用于高溫高壓水流體-固體相互作用裝置,取得了良好的運行效果。但由于工業(yè)環(huán)境(環(huán)境溫度、電氣干擾等)的不確定性,系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計處理流程以及異常處理機制還可進一步的優(yōu)化與改進。
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