基于以太网的电热炉温远程控制系统设计

摘要

本课题的基本任务是研究基于以太网的电热炉温远程控制系统设计。能远距离对电热炉的温度实施有效控制。系统主要由被控对象（电热炉）、温度控制器和客户浏览器三部分组成。在被控对象和温度控制器之间设置过程控制接口，过程控制接口包括温度检测装置和调功器，温控器由单板机BL2000构成，完成接收客户端的请求和温度控制的功能。温度控制采用PID控制策略。BL2000通过自身的以太网接口与网络连接。客户浏览器完成温度显示和参数设置的功能，通过以太网，将设置参数（恒温值、PID参数）传送给BL2000，实现远程监控。 系统设计：主要确立总体方案，介绍了各个模块作用，系统的原理框图和系统工作流程图。

关键字：以太网 ；远程控制 ；电热炉

目录

第一章 绪论 ........................................................ 2

1.1 选题的背景与意义 ............................................ 2 1.2 相关知识简介 ................................................ 2

1.2.1 BL2000简介 ........................................... 2 1.2.2 Dynamic C简介 ........................................ 4

第二章 温度控制系统设计 ............................................ 6

2.1系统总体设计 ................................................ 6 2.2系统设计要求 ................................................ 6 2.3 总体方案的确定 .............................................. 6

2.3.1系统的原理框图 ........................................ 8 2.3.2系统工作流程图 ........................................ 9 2.4 嵌入式WebServer讨论 ........................................ 9 第三章 系统硬件电路设计 ........................................... 12

3.1 系统硬件的总体结构设计 ..................................... 12 3.2 系统硬件子模块的设计 ...................................... 13

3.2.1实验电路的连接图 ..................................... 13

第四章 温度控制系统主界面设计 ..................................... 14

4.1 系统主界面的设计 ........................................... 14

4.1.1 温度显示页 ........................................... 14 4.1.2 参数配置页 ........................................... 15 4.2 温度控制程序 ............................................... 17 第五章 温度控制系统数据采集及显示 .................................. 20

5.1数据采集步骤 ............................................... 20 5.2温度控制系统的显示 ......................................... 21 结果分析 ........................................................... 22 参考文献 ........................................................... 23

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第一章 绪论

1.1 选题的背景与意义

在工业生产过程中，加热炉温度的控制是十分常见的。一般的温度控制器大都功能简单、固定；只能修改一般的参数，不能根据实际环境修改控制程序，控制效果不甚理想。单片机采用互连网进行通讯与控制具有很好的应用价值，可开拓单片机和互连网应用的新领域。它可以很容易地实现远程的监视控制。同时单片机采用浏览起进行监控也将给软件的编程带来极大的便利。互连网的技术大多应用在商业领域的信息传递，但目前也开始越来越多的向工业控制领域发展。单片机以其以及小、功能强、灵活可靠而广泛应用于工业控制和电器产品中，远程控制是其重要的内容之一。现在单片机也开始向互连网方向发展，以求实现远程控制。传统的实现单片机远程控制的方法一般是采用串行口RS232、RS485、和CAN总线等。如果将单片机与调制解调器连接，这样便可以与远程计算机进行通讯联系，形成一种新的远程控制方案。因而，根据现场实际，开发一种既照顾现场情况又考虑远程通讯的新的单片机控制方案将具有重大的意义。

Wildcat为OEM设计者提供了低成本、高性能的单板计算机以实现以太网接入。这些紧凑式板卡具有许多嵌入式控制和监视应用优点。所有的BL2000系列模块可以使用恰当的辅助硬件通过以太网/互连网进行编程和调试。带有10Base—以太网口的系统可以直接通过网络或互连网进行控制和监视，能够对远端设备开发接口，能够提供网页服务，还能够发送E-mail.BL2000系列对于大系统来说作为一个具有网络功能的服务处理器也是非常理想的。BL2000系列的编程使用工业级的Z-Word的Dynamic C软件开发系统。

1.2 相关知识简介

1.2.1 BL2000简介

Wildcat为OEM设计者提供了低成本、高性能的单板计算机以实现以太网接入。这些紧凑式板卡具有许多嵌入式控制和监视应用优点，电路板尺寸为 3.43x4.15英寸，非常适合系统集成。BL2000具有4种版本—其中两种具有以太

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网接口，另外两种没有以太网接口—所有BL2000都具有28个数字I/O(包含5或7个双功能模拟、数字输入)， 3个RS-232/485串行口， Rabbit2000 CPU（22.1MHz，128K的SRAM及256K的Flash(可扩展)，在板的单刀双掷继电器输出，LED显示，7个定时器，备用电池的时间/日期时钟。

对于最常见的应用，BL2000和BL2020模块包含4通道12-位A/D输入，5通道双功能输入，以及2通道12-位D/A 输出。对于不需要高精度模拟数据采集的情况可以选用BL2010及BL2030 ，具有4通道10-位A/D输入，7通道双功能输入，没有 D/A 输出。双功能输入是由软件设置的，可配置成模拟输入或带域值的开关量输入。

BL2000的特点: 带有RJ－45插口的10Base—T以太网接口,简便的连通性,快速22 MHz时钟,高达28个数字I/O,A/D和D/A4个串口 128K的SRAM/256K的Flash (可扩展的)在板继电器有后备电池的时间/日期时钟

BL2000的性能指标: 微处理器 22.1MHz SRAM 128K 闪存 256K 以太网口 10Base-T RJ-45 链接上以后能激活显示灯 ,数字量输入 11个：±36VDC带保护 ,数字量输出10个：在40VDC下每通道可输出200mA， 模拟量输：4路输入阻抗1兆欧 12位分辨率 输入范围±10VDC（范围可修改） 4路输入阻抗1兆欧 10位分辨率 输入范围±10VDC（范围可修改） 4路输入阻抗1兆欧, 12位分辨率, 输入范围 ±10VDC（范围可修改）, 4路输入阻抗1兆欧, 10位分辨率, 输入范围 ±10VDC（范围可修改）, 模拟量输出 2路12位的分辨率输出范围0-4VDC（范围可修改） 无 2路12位的分辨率输出范围0-4VDC（范围可修改） 无 双功能模拟量或数字量输入 5路12位分辨率 输入范围0-48VDC（范围可修改） 7路10位分辨率 输入范围0-48VDC（范围可修改） 5路12位分辨率 输入范围 0-48VDC（范围可修改） 7路10位分辨率 输入范围0-48VDC（范围可修改） 继电器输出 单刀双掷1A在30VDC下, 0.3A在120VAC 继电器驱动于数字量输出0，并联 存储器I/O 无 串口 1个RS-485端口；2个3线的或1个5线的RS-232端口；编程端口 连接器 RJ-45以太网；电源插口；串口和I/O口的螺丝形端子；10管脚的编程接口 电源插口，串口和I/O口的螺丝形端子；10管脚的编程接口 显示灯 8个：电源开，微处理器，以太网连接，以太网可用，输出0-3的4个指示状态灯 6个：电源开，微处理器，输出 0-3的4个指示状态灯 定时器 5个：4个8位定时器和1个带有2个匹配寄存器的10位定时器（5个定时器成对级联） 时间/日期时钟 有(天/时/分/秒) 看门狗/监

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视器 有 备用电池 有，在板上的电池和电路，支持RTC和SRAM 提供的电压 最初的：9－40VDC或24VAC ±10%，在板的转换调节器 功率 低于1.5瓦特的标准功率 板子尺寸 板子：3.43x4.15x0.82英寸 (87x105x21mm) 带外壳：4.9x5.6x1.1英寸 (124x142x28mm) 环境 -40°C～70°C, 5～95%湿度, 无结露。

1.2.2 Dynamic C简介

Dynamic C 是一个专门为Z-World产品创建的集成的C 编译器、编辑器、链接器、装载器和调试器。它的设计是用来替代昂贵的电路仿真器，Dynamic C 允许您快速开发您的应用，加快产品投放到市场的时间。 对于标准C来说，Dynamic C的改进和差异在于使得在功能强大的嵌入式系统上进行实时编程变得非常容易。 语言的扩展包括多任务和优先多任务的的构造，当供电失败时，能够保护写入变量， 能够写入到中断程序中去。标准C函数库，特定板的外围驱动，芯片外围设备，以及其他的性能以源代码的形式包含在Dynamic C中。完全支持汇编语言，在对时间要求较高的应用中，汇编代码可以方便的与C代码混用。

产品性能：(1)带单步编译、链接和目标下装的快速编译；(2)全功能的源代码和/或 汇编级的调；(3)源代码库中的数百个函数和例题程序；对浮点运算和先验函数的快速支持；RS-232 和 RS-485 串行通信；模拟和数字I/O驱动；I2C,SPI, GPS, 加密, 文件系统 (在以前的版本中 )；(4)包括多任务和优先多任务的强大的语言扩展能力；在没有Dynamic C的时候可以利用装载应用程序将二进制映像装载到Z-World目标板中；通过使用库函数特殊形式创建“函数描述”块内容来创建自己的源代码库和扩展在线帮助；(5)生成程序使用最多512K的SRAM存储数据，使用512K的闪存或EPROM存储代码。

Dynamic C 新特性：(1)堆栈语法跟踪-在单步或断点程序停止时，能显示程序中函数调用路径。同时支持显示堆栈自动变量和参数的名称和值；(2)增强表达式监视-在键入结构体名字后，其值能够以树形结构显示。不在需要单独添加结构体各个成员；(3)执行跟踪-支持跟踪代码执行并且保存跟踪信息在宿主 PC 中。跟踪点可以是任何函数调用，任何一行 C 代码或用户设置的跟踪点。结果也可显示在跟踪窗口；持久的断点-当编辑模式和调试模式切换及文件被关闭并重打开，断点信息被保留。支持编译模式下设置断点；(4)运行目标锁定-如果程序没有被改变，允许不经编译和下载，重进编译模式。有助于当与目标通讯失效

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