【正文】 業(yè)設計說明書，整理文檔資料，答辯。系統(tǒng)主要由被控對象（電熱爐） 、溫度控制器和客戶瀏覽器三部分組成?？蛻魹g覽器完成溫度顯示和參數(shù)設置的功能，通過以太網(wǎng)，將設置參數(shù)（恒溫值、PID 參數(shù)）傳送給 BL2022，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。它可以很容易地實現(xiàn)遠程的監(jiān)視控制?，F(xiàn)在單片機也開始向互連網(wǎng)方向發(fā)展，以求實現(xiàn)遠程控制。 Wildcat 為 OEM 設計者提供了低成本、高性能的單板計算機以實現(xiàn)以太網(wǎng)接入。BL2022 系列的編程使用工業(yè)級的 ZWord 的 Dynamic C 軟件開發(fā)系統(tǒng)。應用動態(tài) C 進行軟件開發(fā)，無需仿真器和編程器，開發(fā)成本大大降低。因此，對于本課題的研究可以更深刻全面的把所學知識融會貫通，對于自動化專業(yè)的學生是一個難得的實踐。對于最常見的應用，BL2022 和 BL2020 模塊包含 4 通道 12位 A/D 輸入，5 通道雙功能輸入，以及 2 通道 12位 D/A 輸出。帶有 10Base－以太網(wǎng)口的系統(tǒng)可以直接通過網(wǎng)絡或互聯(lián)網(wǎng)進行控制和監(jiān)視，能夠對遠端設備開放接口，能夠提供網(wǎng)頁服務，還能夠發(fā)送 。 Dynamic C 概述Dynamic C 是一個專門為 ZWorld 產品創(chuàng)建的集成的 C 編譯器、編輯器、鏈接器、裝載器和調試器。標準 C 函數(shù)庫，特定板的外圍驅動，芯片外圍設備，以及其他的性能以源代碼的形式包含在 Dynamic C 中。同時支持顯示堆棧自動變量和參數(shù)的名稱和值；(2)增強表達式監(jiān)視在鍵入結構體名字后，其值能夠以樹形結構顯示。支持編譯模式下設置斷點；(4)運行目標鎖定如果程序沒有被改變，允許不經編譯和下載，重進編譯模式。溫度控制電路廣泛應用干社會生活的各個領域，如家電、汽車、材料、電力電子等，常用的控制電路根據(jù)應用場合和所要求的性能指標有所不同。模糊控制適應大慣性和純延滯后系統(tǒng)，不需要知道系統(tǒng)的精確信息，與神經網(wǎng)絡結合，能向自適應的方向發(fā)展。它可以很容易地實現(xiàn)遠程的監(jiān)視控制。湖南工程學院畢業(yè)設計論文5第 2 章 系統(tǒng)總體方案的確定 系統(tǒng)設計的要求本課題研究基于以太網(wǎng)的爐溫遠程控制系統(tǒng)設計。 總體方案的確定本次課題的基本任務是研究基于以太網(wǎng)的爐溫遠程控制系統(tǒng)設計，能遠距離對電熱爐的溫度實施有效控制。這種設計模式整個系統(tǒng)分為兩大部分——服務器部分和客戶機部分。Web 服務器接到瀏覽器的請求后，把 URL 轉換成頁面所在服務器上的文件路徑名，把指向的 HTML文檔及用戶編寫的一些小應用程序（applet）、如 CGI 或 ASP 等程序送到瀏覽器，在瀏覽器所在機器上顯示和執(zhí)行。系統(tǒng)以嵌入式 Webserver 技術為基礎，結合Rabbit 2022 的網(wǎng)絡通信功能，利用現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(如HTTP、CGI 等)，將采集到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式，提供給遠程用戶使用。 Rabbit Web程序是湖南工程學院畢業(yè)設計論文7一段運行在Web 服務器上的程序，可以是可執(zhí)行文件，也可以是腳本文件。與它配套的是擴展的ZHTML腳本語言，用ZHMTL 腳本語言編寫動態(tài)網(wǎng)頁，也非常容易，這將在后面的程序設計中詳細介紹。Rabbit Web程序可以動態(tài)地產生 HTML 網(wǎng)頁，因此可將實時采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁發(fā)回給客戶機Rabbit Web通常是客戶機與服務器中其它程序進行信息傳遞與溝通的橋梁。利用單片機實現(xiàn)嵌入式 WebServer,大體可有以下三種形式:① MCU+專用網(wǎng)絡芯片，如 E155Webchip PS2022 等。emGateway 通過 RS23RS48CAN 等輕量級總線與外設聯(lián)系起來，每個外設的應用程序中包含一個獨立的通信任務，稱為emMicro，監(jiān)測嵌入式設備中預先定義的各個變量，并將結果反饋到 emGateway 中；同時 emMicro 還可以解釋 emGateway 的命令，修改設備中的變量或進行某種控制。顯然以上方案中，以“MCU 直接實現(xiàn)形式”的硬件結構最為簡潔，不失為首選方案。當然，用戶也可以根據(jù)需要附加其它的協(xié)議功能。用戶只需對應添加相關芯片及輔助設施（如電源、用戶所需外設等）即可；而軟件的實現(xiàn)，由于 BL2022 系列芯片得到 Dynamic C 編譯器的支持以及實現(xiàn) TCP/IP 所需的庫文件 ，因此只要會用 C 語言就可以進行開發(fā)。define TCPCONFIG 1memmap xmemuse main( ){sock_init( )?？梢钥吹嚼?Dynamic C 提供的 TCP/IP 協(xié)議包，用戶可以輕松建立起 TCP/IP 通信。HTTP 服務器實現(xiàn)的程序主體框架如下：基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)10define TCPCONFIG 1memmap xmemuse use main( ){sock_init( )。} }第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計 系統(tǒng)硬件的總體結構設計圖 為一種采用熱電偶為溫度檢測元件的單板機溫度控制系統(tǒng)原理圖。③爐溫變化規(guī)律控制，即確定溫度時間變化關系的控制算法。對于最常見的應用，BL2022 和 BL2020 模塊包含 4 通道 12 位 A/D 輸入，5 通道雙功能輸入，以及 2 通道 12 位 D/A 輸出。圖 BL2022 內部硬件框圖所有的 BL2022 系列模塊可以使用恰當?shù)妮o助硬件通過以太網(wǎng) /互連網(wǎng)進行編程和調試。湖南工程學院畢業(yè)設計論文13圖 BL2022 外部端子圖 溫度檢測元件和變送器設計溫度檢測和變送器的類型選擇與被控溫度及精度等級有關。例如，若溫度測量范圍為400～1000℃ ，則熱電偶輸出為 ～，毫伏變送器零點遷移后輸出 0～10MA范圍的電流。晶閘管開關控制方式有兩種：相位控制和過零控制。ALM311+5V1MC14528411Q1Q2單 穩(wěn) 態(tài)觸 發(fā) 器 74LS00J9OUT0TIL117+5V+12V加 熱 絲~220V基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)14圖 過零觸發(fā)電路圖系統(tǒng)采用 MC14528 光耦觸發(fā)驅動器實現(xiàn)對功率晶閘管的觸發(fā)導通。BL2022OUT0輸出能控制晶閘管通斷時間的脈沖信號。這種控制規(guī)律在相當多的工業(yè)生產過程中能得到比較滿意的結果。盡管憑借單片微機的優(yōu)勢，計算機數(shù)字控制系統(tǒng)取代了模擬控制系統(tǒng)，但是，在長期生產實踐中，模擬 PID 控制算法所積累的經驗并未被人民們遺忘，而是被廣泛地應用到計算機控制系統(tǒng)中來，形成了一種新型 PID 控制方式，稱之為數(shù)字 PID 控制 [3]。根據(jù)輸出控制增量△u n ,可求出本次控制輸出為 un = un1 +△u n =un1 + PP + PI +PD由于電阻爐一般都屬于一階對象和帶滯后的一階對象，所以式中 KP ，K I 和 KD 的選擇取決于電阻爐的階躍響應特性和實際經驗，工程上已經積累了不少行之有效的參數(shù)整定方法。下面對 PID 運算加以說明：① 所有的數(shù)都變成定點純小數(shù)進行處理。④ 輸出控制量 UN 的限幅處理。對于模擬 PID 調節(jié)器來說，參數(shù)整定就是根據(jù)加工工藝對控制性能的要求，對系統(tǒng)的比例系數(shù) KP、積分時間 TI 和微分時間 TD 的選擇和確定。增加 KP，可提高系統(tǒng)動作的靈敏度，加快調節(jié)速度。積分時間 TI 對系統(tǒng)性能的影響和作用如下。②對穩(wěn)態(tài)特性的影響，積分控制可以消除系統(tǒng)靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)控制精度。 但若 TD 值偏大或偏小，反而會誘發(fā)超調量增加和加長調節(jié)時間。(4)采樣周期 T在計算機數(shù)字控制系統(tǒng)中，采樣周期 T 是一個重要的參量。而從控制性能的角度來考慮，則希Ts??2?望采樣角頻率 盡可能的高，即采樣周期 T 盡可能的小。s?在數(shù)字控制系統(tǒng)中，參數(shù)的整定是十分重要的，控制系統(tǒng)參數(shù)整定的好壞直接影響調節(jié)品質。 采樣周期 T 的確定從理論上講，采樣頻率越高，失真越小。 影響 T 的因素有以下幾個方面。主要是與被控對象的純滯后及時間常數(shù) 有關。④ 控制的回路數(shù)。周期的選擇方法有兩種，一種是計算法，一種是經驗法。根據(jù)人們在工作實踐中積累的經驗以及被控對象的特點、參數(shù)，先粗選一個采樣周期 T，送入計算機控制進行試驗，再根據(jù)對被控對象的實際控制效果，反復 T，直到滿意為止。在設計中我們利用 BL2022 本身擁有的 A/D 轉換接口和數(shù)字 I/O 口輸出函數(shù)，進行 A/D 轉換和輸出高電平或低電平。函數(shù)的返回值是相對于某個模擬輸入通道電壓的一個值。在這里用out0作為輸出。定時器定時有一個麻煩，那就是要編寫定時中斷服務程序。其中SEC_TIMER 被預置為與實時時鐘同步，讀數(shù)據(jù)和時間時，讀 SEC_TIMER 比讀實時時鐘更容易訪問。即通過它與以前某個時候的值進行比較，看是否到相差 5000，如果等于或大于 5000，也就是說 5S 定時已到，重新采樣 A/D 轉換值。void main( ){unsign long sj1。wd1=0。 sj1=MS_TIMER。 /*重新賦時刻值*/wd1=anaIn(1)。else if(u(0)0) u(0)=0。e(1)=e(2)。區(qū)別于一般計算機中的C 語言編譯器，嵌入式系統(tǒng)中的C 語言編譯器要專門進行優(yōu)化，以提高編譯效率。它的語言和函數(shù)都是為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)而基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)24設計的，方便地支持對I/O 口的操作，在一個程序內支持多進程，支持中斷服務和匯編語言的嵌入等。下面介紹如何創(chuàng)建一個Web 服務程序，應用于基于 Rabbit2022CPU的嵌入式控制器。（2）Dynamic C語言的增強板，這種板本包括一種新的匯編指令，可以在使用HTTP服務時應用于應用程序。(1)匯編初始化部分。靜態(tài)資源表（The static resource table）：在 Dynamic C 中這是一種典型的定義資源的方式，可選 。如：sock_init( )，用于初始化 TCP/IP 網(wǎng)絡系統(tǒng)；_init( )用于初始化 HTTP 服務等。用于實現(xiàn)所要完成的具體功能，如處理 I/O，處理某些定義變量。本課題就是建立在以上模塊上進行設計。基于以太網(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)26用 Dynamic C 進行編寫 Web 服務器程序時，需要對某些參數(shù)進行配置及對宏進行定義。int wd2web wd2((600=$temp2)?1:WEB ERROR(“toolow”))amp。所以用戶在指定恒溫值時只能是600到1000間的某一個值，否則系統(tǒng)會提示用戶輸入的是一個非法值，要求重新輸入。amp。define TCPCONFIG 1宏TCPCONFIG主要用于配置網(wǎng)絡參數(shù)。define USE_RABBITWEB 1該定義是聲明應用RABBITWEB來編寫應用程序。ximport “samples/tcpip/rabbitweb/pages/” monitor_zhtmlximport “samples/tcpip/rabbitweb/pages/” admin_zhtml用“ximport”語句將HTML網(wǎng)頁復制到Rabbit的存儲器中，其中第一頁是狀態(tài)頁，用來顯示當前溫度值；第二頁是參數(shù)（如PID參數(shù)）配置頁。SSPEC_MIMETABLE_STARTSSPEC_MIME_FUNC(.zhtml, text/html, zhtml_handler),SSPEC_MIME(.html, text/html)SSPEC_MIMETABLE_END這里建立了MIME表，當一個文件名是“.zhmtl”時它允許調用zhml_handler( )來進行處理。web_groups group1,group2RabbitWeb 服務有用戶集團的概念，用戶集團的創(chuàng)建是在編譯時由web_group指令來完成的。在上面的語句中用groups=all(ro) 定義了變量temp1 的屬性為只讀，該變量可以被用戶組中的所有用戶訪問。注意 wd2限定了它的范圍，即整形變量wd2只能是600到1000間的某一個值。注意在書寫時不能寫為web temp2((600=$temp2)?1:WEB ERROR(“too low”))amp。關于其具體作用，PID算法中會有詳細說明。int _init( void ) 初始化 Web 服務器。int tcp_tick( void *s ) 這個函數(shù)有兩個用途：①支持后臺處理的最新信息；②測試 TCP 套接字的狀態(tài)。sauth_setusermask( ) 該函數(shù)用于把經sauth_adduser( ) 函數(shù)設置的用戶加入用戶組中，使得新設置的用戶享有用戶組的權限。void main(void){int user1，int user2；sspec_addrule (“/admin”, “pet”, group1/group2, group1, SERVER_ANY,SERVER_AUTH_BASIC, NULL)?；谝蕴W(wǎng)的電熱爐遠程控制系統(tǒng)30sauth_setusermask(user2, group2, NULL)。 // initialize web server_set_path(/, )。再調用函數(shù)sock_init( )和 _init( )，分別對 TCP協(xié)議棧和web服務器進行初始化。sauth_adduser( ) 函數(shù)來增加用戶，設置一個用戶名為group1，密碼也為group1,接著調用函數(shù)sauth_setusermask( )把用戶group1 加入用戶組名為group