基于STM32的远程温控系统设计

　　引言

　　温度控制是工业控制的主要对象之一，常用的温控数学模型是一阶惯性加上纯滞后环节，但其随着加热对象和环境条件的不同，会存在着较大的差异。因为温控对象这种较为普遍的含有纯滞后环节的特点，容易引起系统超调和持续的振荡，温度控制对象的参数会发生幅度较大的变化。因此无法采用传统的控制方法(如常规的PID控制)对温度进行有效的控制，而智能控制不需要对象的精确数学模型就可以对系统实施控制。温度控制多采用由单片机系统来实现温度控制，其缺点是远程控制系统复杂，可靠性差，特别是当控制点较多、距离较远时，采取总线方式的通讯出错概率较高，影响到温度的控制精度。

　　目前，多家厂商(如日本导电、岛通)均推出精度可达0.1级的基于PID算法的智能型温控仪表，然而这些公司对其核心技术并不公开，同时也不开放用于系统改进的接口或者代码。本文的设计基于STM32硬件单元，采用一种温控单元与计算机相结合的主从式远程温度控制模式。利用工控机进行PID参数整定后通过网络控制温控单元的输出，温控单元输出控制信号调整可控硅的开角，从而达到改变加热功率的目的。本文采用仪表与计算机相结合的主从控制模式，软、硬件部分分别独立工作，便于系统的升级改造，可以有效地提高控制策略的灵活性。

　　本文所研究的基于组态软件实现的模糊PID算法智能温度远程监控系统，能较好地解决温度的远程控制问题，且系统结构非常简单，温度控制精度高。

　　系统总体方案设计

　　温度控制系统用于控制电加热炉内的温度，热源为高温电阻丝，采用可控硅电压调整器来进行电加热炉的温度调整，此调整器是通过控制可控硅的导通角而调整输出电压、改变加热体的发热功率、从而达到控制电加热炉温度的目的。

　　如图1所示，加热炉实时的温度由温控单元采集热电偶转变为电压信号，经温控单元整理后，通过TCP/IP协议将打包后的温度数据传送至工控机端，将此温度的采样值与设定值比较，采取相应的控制算法计算出实时的PID参数，通过网络控制温控单元，温控单元输出4~20mA电流信号至可控硅调压器，对可控硅的导通角的开度进行控制，调整加热炉的温度。采用本方案设计的系统具有结构简单，易于实现的特点。