基于STM32的遠程溫控系統設計

　　PID控制器是通過對誤差信號()et進行比例、積分和微分運算，其結果的加權，得到控制器的輸出()ut，該值就是控制對象的控制值。PID控制器的數學描述為：

　　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控制的傳輸函數為：

　　將模糊控制與PID控制結合，根據操作經驗與模糊理論，在線自整定PID控制器的3個基本控制參數，輸出控制變量，利用模糊控制實時修正PID參數，提高系統的控制精度和魯棒性，該控制器具備自適應性，系統采用的控制器結構如圖3所示 [5]。

　　遠程溫控系統的應用

　　高溫高壓下水流體-固體相互作用在自然界、工業生產、工程技術以及科學實驗中都廣泛存在，無論在地球科學、物理學、化學等自然基礎科學還是在應用科學、工程技術和工業生產中，水流體-固體相互作用都是極受關注的基本科學問題。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及計算機技術，控制反應器整體溫度的一致性與穩定性，實現高溫高壓下水流體-固體相互作用溫控裝置的自動化，可提高實驗效率及數據的精確度。

　　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。基于安全性的考慮，溫度控制部分采取了本文設計的遠程溫控方式，實驗者以遠程監控的方式控制反應設備，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、野值等對系統控制的穩定性造成影響，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據的預處理。

　　控制界面的設計

　　組態軟件集成了電路圖形技術、人機界面技術、數據庫技術、控制技術、網絡與通信技術，使控制系統開發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方式，就可完成監控軟件設計，降低了監控畫面開發難度[6]，利用組態軟件可以完成監控和遠程控制，其基本設計思想是：首先完成工控機與溫控單元的通訊，用組態軟件實現工控機的操作界面，通過設計建立良好的人機界面實現實時溫度的監控和動態顯示。

　　系統安全性設計

　　系統安裝有電壓變送器、電流變送器，可以實時監測電壓、電流數值，若出現加熱爐溫度及電壓過高、電流過大、可控硅擊穿保護、系統壓力異常、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，考慮到可控硅調壓器及伺服啟動器電源的電壓為220V，為了防止出現觸電等安全事故，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。

　　結論

　　本文設計了一種遠程溫控系統，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。但由于工業環境(環境溫度、電氣干擾等)的不確定性，系統的抗干擾設計處理流程以及異常處理機制還可進一步的優化與改進。