基于嵌入式九点控制器的温度控制系统

　　1 引言

　　目前，在 陶瓷生产过程中，大都采用基于plc的现场控制系统，此类系统可靠性高，实现起来比较容易，但由于plc在数据处理和管理方面的功能局限，造成所设计的控制系统在可操作性、控制精度以及运行过程实时检测方面存在很大的不足。因此我们通过单片机技术、图形化语言labview和九点控制器的控制策略，对窑炉的控制系统进行改造，并开发了这套数据采集和温度控制系统，从而完成对生产过程的管理、控制一体化。九点控制器是一种新型智能控制器，是根据偏差与偏差变 化率将实际运行状况抽象成九个工况点，从而给出相应的控制策略进行有效控制，其基本思想是控制器根据控制系统的实际运行模式特征，不断地改变或调整控制决策，以便使控制器本身的控制规律适应于控制系统的需要，获得良好的响应性能。

　　2 系统硬件设计

　　硬 件系统采用模块化设计，整个系统分为温度采集模块、交流电压和电流采集模块、a/d转换模块及通讯模块四部分，各模块均以单片机at89c2051为核心，采用485总线进行通讯。系统的总结构框图如图1所示。

　　图1 系统结构框图

　　3 系统软件设计

　　虚拟仪器实际上就是一种基于计算机的自动化测试仪器系统，通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件有机的融合为一体，从而把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，大大缩小了仪器硬件的成本和体积，并通过软件实现对数据的显示、存储以及分析处理。labview是美国ni公司推出的虚拟 仪器开发平台软件，它是一个高效的图形化程序设计环境，结合了简单易用的图形式开发环境与灵活强大的编程语言，内含大量分析处理子程序，产生的程序是框图的形式，使用十分方便，也大大缩减了工程人员的软件开发时间。

　　本软件系统通过串口通信实现实时数据采集、数据显示、并采用九点控制方法控制温度。本系统采用程序模块化和多任务设计，一个任务完成数据采集、数据显示、数据分析、数据存储等功能。一个任务根据采集得到的实际数据应用九 点控制器算出控制量，并将控制量通过串口送给下位机而达到控制温度的目的。

　　3.1 串口数据通讯及显示程序

　　虚拟仪器软件体系结构visa是i/o接口软件库及其规范的总称。labview中用于串 行通信的节点是visa节点,使用其中的函数可实现初始化串口、串口写、串口读、检测串口缓存、中断以及关闭串口等功能。

　　在程序框图的设计中, 首先调用visa configure serial port功能模块来进行初始化端口所选择的串口参数设置。通过它,我们可以根据实际需要设置串口号、波特率、数据位、奇偶校验位、握手信号类型和输出错误代码等。visa open根据resource name和visa session与指定的设备建立通讯。利用visa write写端口，把整个命令帧发送到串口，利用visa read读串口，利用visa close关闭visa session并释放设备资源。这样就形成了一个完整的串口通信程序流程：初始化端口—开端口—写端口—读端口—关闭端口。程序示意图如图2，在此系统中 通过通信协议循环采集电流、电压、温度、冷端电势值，采集的数据用waveform chart控件实时显示数据，并可以看到动态实时数据曲线。