【正文】 ile increasing the enterprise39。 ④ Select the right of the CPU as the core of the system control ponents。因此必須要更好地、更及時(shí)地應(yīng)用最新技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這樣才能使得遠(yuǎn)程監(jiān)控跟上時(shí)代腳步，同時(shí)不斷地滿足人們的實(shí)際需求。利用單片機(jī)通過總線或無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動生產(chǎn)率，提高了產(chǎn)品的技術(shù)含量，同時(shí)提高了企業(yè)的綜合實(shí)力等方面都具有十分重要的意義。內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：基于單片機(jī)的工業(yè)過程遠(yuǎn)程控制單元設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：白廣軍學(xué) 號：0867106206專 業(yè)：自動化班 級：自動化08二班指導(dǎo)教師：朱琳 教授基于單片機(jī)的工業(yè)過程遠(yuǎn)程控制單元設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)是想通過網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。所以設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：① 了解現(xiàn)場系統(tǒng)或設(shè)備的參數(shù)；② 選定合適的的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備；③ 確保工業(yè)現(xiàn)場傳輸距離的不同對單片機(jī)的信號傳輸方式的要求；④ 選擇合適的CPU作為系統(tǒng)的核心控制元件；⑤ 系統(tǒng)需具有數(shù)據(jù)顯示功能和人機(jī)對話能力；⑥ 通過觀測控制室內(nèi)顯示的數(shù)據(jù)來調(diào)整現(xiàn)場設(shè)備的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備正常工作；控制單元以單片機(jī)為核心、通過總線或無線傳輸模塊對遠(yuǎn)端進(jìn)行監(jiān)視和控制，完成對遠(yuǎn)端工業(yè)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備的診斷維護(hù)等功能。單片機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的快速發(fā)展始終離不開其他遠(yuǎn)程控制技術(shù)的相應(yīng)的快速發(fā)展。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制；單片機(jī)；工業(yè)控制 Remote control unit MCUbased industrial process designAbstractThe design is through the network for remote monitoring and control system or equipment. Design points are: ① to understand the parameters of the live system or equipment. ② selected the right of the field data collection equipment③ to ensure that the industrial field transmission distance on singlechip signal transmission。The ⑤ system must have the data display and manmachine dialogue。s prehensive strength and other aspects are of great significance. MCU remote monitoring technology, rapid development has always been inseparable from the rapid development of remote control technology. Hence the need for better and more timely application of the latest technology for remote control, so as to make remote monitoring to keep up with the pace of, while continuing to meet the actual needs of the people.Keyword：Remote monitoring and control；SCM；Industrial control第一章 引言 系統(tǒng)（題目）設(shè)計(jì)背景縱觀歷史，從英國工業(yè)革命開始一直到現(xiàn)在，工業(yè)技術(shù)從無到有，工業(yè)控制系統(tǒng)從簡單到復(fù)雜一步步的見證了控制技術(shù)的發(fā)展。為了緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的腳步，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程遠(yuǎn)程控制已經(jīng)迫不及待，本課題正是在這種現(xiàn)實(shí)控制要求能夠?qū)崿F(xiàn)的情況下開始的。同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)可以很方便的實(shí)現(xiàn)控制器與現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器的通信,此外通過系統(tǒng)中上位機(jī)對參數(shù)的改變能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本設(shè)計(jì)的最終成果是能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)過程控制的遠(yuǎn)程化，大幅度提高控制系統(tǒng)的技術(shù)含量。 工作原理工藝流程圖包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、信號傳輸控制部分、信號傳輸部分、CPU部分、上位機(jī)（可以是PC機(jī)，也可以是單片機(jī)上的顯示及按鍵單元）、執(zhí)行器部分、數(shù)據(jù)顯示部分等?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集信號傳輸信號傳輸控制部分改變執(zhí)行器工作參數(shù)上位機(jī)或按鍵裝置實(shí)現(xiàn)溫度上下限的參數(shù)設(shè)置現(xiàn)場設(shè)備正常工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)顯示單片機(jī)用所得數(shù)據(jù)與溫度上下限比較正常超限信號傳輸執(zhí)行器按原狀態(tài)工作信號傳輸報(bào)警溫度上下限顯示下面按流程圖各部分來說明系統(tǒng)工作原理①、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集：本題目的控制對象為水的溫度，實(shí)現(xiàn)對溫度的恒溫控制。由于控制對象為溫度，其變化速度緩慢，因此溫度傳感器的型號選擇范圍很廣，只要求它的測量范圍涵蓋0176。C且測量精度可以精確到小數(shù)點(diǎn)后一位即可。③、信號傳輸：系統(tǒng)信號傳輸采用電纜模式或無線模式等。系統(tǒng)中，運(yùn)用電纜模式進(jìn)行信號傳輸，同時(shí)在系統(tǒng)中加入了無線傳輸模塊。系統(tǒng)中加入無線模塊，能夠是系統(tǒng)運(yùn)用范圍更廣，當(dāng)傳輸距離太遠(yuǎn)，用電纜實(shí)現(xiàn)不僅會增加成本，而且信號質(zhì)量將相應(yīng)下降。④、單片機(jī)：當(dāng)中間控制部分將溫度傳感器采集到的信號傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)的時(shí)候，單片機(jī)首先將信號轉(zhuǎn)換為可識別信號，然后通過將所得數(shù)據(jù)與溫度上下限比較，得出現(xiàn)場溫度是否正確。系統(tǒng)中，單片機(jī)采用STM32F103E。系統(tǒng)中，顯示模塊采用7段共陰極數(shù)碼管，共有六個(gè)數(shù)碼管，前三位顯示控制數(shù)據(jù)，后三位實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。⑥、上位機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度上下限設(shè)置：以顯示模塊中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)來判斷溫度的高與低，通過單片機(jī)中的鍵盤電路實(shí)現(xiàn)參數(shù)的設(shè)置。⑦、改變現(xiàn)場工作參數(shù)：經(jīng)過校準(zhǔn)后的工作參數(shù)通過傳輸模塊傳送到執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器工作狀態(tài)的改變。⑨、報(bào)警裝置：當(dāng)溫度超限時(shí)，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號。技術(shù)要求：（1）需要整個(gè)系統(tǒng)可靠，穩(wěn)定，控制精度高，開發(fā)成本低；（2）了解傳感器，執(zhí)行器等現(xiàn)場設(shè)備的具體工作模式及信號類型；（3）熟悉電纜傳輸與無線傳輸；（4）要求單片機(jī)具有強(qiáng)大的信號處理功能和對外擴(kuò)展能力；（5）要求系統(tǒng)具有顯示數(shù)據(jù)和通信功能；（6）要求單片機(jī)具有多種工作模式，以應(yīng)對工業(yè)控制中的各種實(shí)際情況： 技術(shù)綜述網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了控制領(lǐng)域的深刻技術(shù)變革，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沿著網(wǎng)絡(luò)化方向與控制系統(tǒng)體系沿著開放性方向發(fā)展將是控制系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的大潮流?！熬W(wǎng)上控制”和“控制入網(wǎng)”是21世紀(jì)自動化與工業(yè)控制的一個(gè)動向。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,降低生產(chǎn)成本,提高勞動生產(chǎn)率,提高企業(yè)產(chǎn)品的科技含量,因此必須要更好地、更及時(shí)地應(yīng)用最新技術(shù),這樣才能使得遠(yuǎn)程監(jiān)控不斷地發(fā)展,不斷地滿足人們的需求。例如：對電廠的控制、對家電的控制、對工廠設(shè)備的遠(yuǎn)程控制都可以運(yùn)用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程基于PLC控制的優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)性高可靠性①、所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 ②、采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。系統(tǒng)配置簡單靈活控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执?、中、小等。 控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)。安裝簡單，維修方便二、單片機(jī)簡介：單片機(jī)是一種集成在電路上的芯片，是采用超大規(guī)模的集成技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、 RAM、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過上述介紹我們可以知道，工業(yè)過程控制的遠(yuǎn)程化已經(jīng)成為一種趨勢，實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程的的遠(yuǎn)程控制是我們的必須解決的一個(gè)問題。相反，PLC控制技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)運(yùn)用的相當(dāng)成熟。），通過電纜或無線傳輸模塊將信號傳送到單片機(jī)，單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)和內(nèi)存中的溫度上限與下限數(shù)據(jù)分別進(jìn)行比較，若溫度在正常范圍，則執(zhí)行器不動作。與此同時(shí)，單片機(jī)接受到的溫度信號要送顯示器顯示，溫度的上下限也要通過顯示電路顯示。系統(tǒng)采用PID控制算法PID控制算法簡介：PID調(diào)節(jié)是比例、積分、微分三者英文字母的縮寫，是模擬系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種調(diào)節(jié)方式。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)被控對象的特性和控制要求，可靈活的改變PID的結(jié)構(gòu)，去其中的一部分構(gòu)成控制器，如P（比例）、PI（比例積分）、PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)等。PID調(diào)節(jié)作用的微分方程為：Y(t)=Kp*[e(t)+1/Ti*∫e(t)dt+TD*de(t)/dt傳遞函數(shù)為：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)其中kp為比例系數(shù)； TI為積分時(shí)間常數(shù)； TD為微分時(shí)間常數(shù)它對階躍信號的相應(yīng)特性曲線如圖：te(t)tto00y(t)geidinggKpKDe(t)KpKDe(t)Kpe(t)to給定值由圖可以看出，P、I、D3作用調(diào)節(jié)器，在階躍信號作用下，首先產(chǎn)生的是比例微分作用，使調(diào)節(jié)作用加強(qiáng)。PID控制原理與特點(diǎn)：　實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律