本文關(guān)鍵詞：基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：隨著信息技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)控制技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合使得傳統(tǒng)溫度測(cè)量技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的篇章,儀器儀表的發(fā)展也逐漸向著智能化、多功能化以及網(wǎng)絡(luò)化的目標(biāo)高速發(fā)展。PID溫度控制儀是指采取PID(Proportion Integral Derivative比例積分微分)算法的一類控溫儀器。在對(duì)市場(chǎng)上所銷售的PID溫度控制儀進(jìn)行了小規(guī)模調(diào)研后發(fā)現(xiàn),雖然大多數(shù)PID溫度控制儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了控溫參數(shù)模糊自整定,在控制小范圍單一區(qū)域溫度時(shí)有著不錯(cuò)的表現(xiàn)。然而,當(dāng)遇到密閉或開放狀態(tài)下的大中型腔體這類復(fù)雜的環(huán)境時(shí),因腔體形狀復(fù)雜而導(dǎo)致不同位置溫度差異很大,這是由于這類被控對(duì)象內(nèi)的溫度具有非線性與時(shí)變性等這類不穩(wěn)定的特性造成的。因此,如果僅使用一臺(tái)PID溫度控制儀采用傳統(tǒng)的控溫方法,因受到儀器控溫區(qū)域有限和控溫方法單一的限制,往往無法達(dá)到精準(zhǔn)控溫。這就要求采用多個(gè)溫度控制儀進(jìn)行協(xié)同控溫。即使這樣,在面對(duì)這類應(yīng)用方案時(shí),又受到產(chǎn)品串口傳輸速率和傳輸距離的限制的同時(shí)也沒有一個(gè)高效的管理平臺(tái)來對(duì)這些儀器進(jìn)行統(tǒng)一的管理,無法讓它們發(fā)揮出高效地協(xié)同控溫的能力。在這樣的一個(gè)背景下,本文試圖研究和開發(fā)一個(gè)基于以太網(wǎng)的嵌入式智能PID溫度監(jiān)控系統(tǒng),在采用ARM單片機(jī)替代傳統(tǒng)的51單片機(jī)的同時(shí)選用虛擬儀器軟件作為溫控儀管理平臺(tái),依托以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速度快和數(shù)據(jù)傳輸距離廣等優(yōu)勢(shì),將多個(gè)PID溫度控制儀通過以太網(wǎng)與計(jì)算機(jī)相結(jié)合來解決多點(diǎn)協(xié)同溫度控制與監(jiān)測(cè)的問題。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式 控制采集 協(xié)同控制 實(shí)時(shí)傳輸 溫度控制儀
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-12
• 1.1 課題背景及其實(shí)際意義8-9
• 1.2 本課題的歷史與現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 發(fā)展概況和發(fā)展趨勢(shì)9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外實(shí)例10-11
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線11
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)11-12
• 第2章 PID溫度控制系統(tǒng)的嵌入式硬件體系架構(gòu)及工業(yè)以太網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)12-26
• 2.1 ARM內(nèi)核微處理器12-13
• 2.2 ARM-Cortex M系列微處理器以及ARM-Cortex M0內(nèi)核13-16
• 2.2.1 ARM-Cortex M系列微處理器的特點(diǎn)13
• 2.2.2 ARM-Cortex M0內(nèi)核13-14
• 2.2.3 ARM-Cortex M0內(nèi)核芯片SWM12LQ64FA14-16
• 2.3 嵌入式軟件開發(fā)工具Keil μvision4的簡(jiǎn)單介紹16
• 2.4 以太網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-17
• 2.5 工業(yè)以太網(wǎng)的OSI參考模型17-18
• 2.6 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)18-19
• 2.6.1 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)范18
• 2.6.2 數(shù)據(jù)幀格式18-19
• 2.7 IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議19-21
• 2.8 TCP和UDP協(xié)議21-25
• 2.8.1 UDP協(xié)議21-23
• 2.8.2 TCP協(xié)議23-25
• 2.8.3 ARP協(xié)議25
• 2.9 本章小結(jié)25-26
• 第3章 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)的下位機(jī)軟硬件的實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)26-42
• 3.1 SWCT系列智能溫控儀的簡(jiǎn)單概述26-27
• 3.2 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)的下位機(jī)硬件的實(shí)現(xiàn)27-30
• 3.2.1 電源管理模塊的硬件實(shí)現(xiàn)27
• 3.2.2 溫度測(cè)量電路的硬件實(shí)現(xiàn)27-28
• 3.2.3 按鍵和顯示功能模塊的硬件設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.4 以太網(wǎng)接口模塊的硬件設(shè)計(jì)29-30
• 3.3 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)的下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)30-41
• 3.3.1 熱電偶冷端補(bǔ)償?shù)能浖䦟?shí)現(xiàn)30
• 3.3.2 按鍵和顯示功能模塊的軟件實(shí)現(xiàn)30-33
• 3.3.3 模糊自整定PID控制算法的軟件實(shí)現(xiàn)33-36
• 3.3.4 溫度控制程序的軟件實(shí)現(xiàn)36-37
• 3.3.5 溫度采集程序的軟件設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.6 數(shù)字濾波程序的軟件設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.7 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)能浖O(shè)計(jì)39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的PID溫度控制系統(tǒng)的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)42-58
• 4.1 基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控軟件的總體程序設(shè)計(jì)42-47
• 4.1.1 系統(tǒng)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)42-43
• 4.1.2 虛擬儀器儀器軟件LabWindows/CVI 2009的簡(jiǎn)單介紹43-44
• 4.1.3 以太網(wǎng)通訊模塊的軟件設(shè)計(jì)44-46
• 4.1.4 圖形顯示程序設(shè)計(jì)46-47
• 4.2 子程序模塊設(shè)計(jì)47-57
• 4.2.1 參數(shù)設(shè)置模塊設(shè)計(jì)47-48
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)48-50
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.5 溫度及設(shè)備異常報(bào)警模塊的軟件設(shè)計(jì)52-54
• 4.2.6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)54-55
• 4.2.7 歷史數(shù)據(jù)顯示模塊設(shè)計(jì)55-56
• 4.2.8 打印功能模塊設(shè)計(jì)56-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 致謝62

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本文編號(hào)：543342