1. 溫控系統現狀
    隨著現代科學技術的迅速發展,要求儀表具備較強的遠距離通信的功能，智能儀表逐漸向數字化、網絡化和智能化方向發展。在現代工業生產作業中，溫度控制是各種工業生產過程中的重要因素。尤其是在鋼鐵、食品、化工、冶煉等行業的生產過程中，更加需要嚴密的溫度控制系統。而且在這樣的系統中通常是需要監測和控制多個溫度參數并且需要將數據遠程傳輸到控制終端。
    在多功能單項表校驗儀扼制系統預設，通常有以下的不足和缺陷:系統**度不夠，只能檢測單個溫度參數;溫度控制儀表中檢測使用電壓較低，不能直接應用于控制的對象系統。
    基于以上的考慮，在設計系統的過程中增加了相應的功能，以便提高系統對整體效率和性能。系統采用AT89S52為核心控制器，利用A\D轉換器和模糊智能算法實現四路溫度監測和控制功能，并能通過遠程通信傳輸到控制終端。
    2. 系統設計
    系統主要組成模塊:AT89S52單片機、CPLD,信號輸入、信號輸出以及串口通信。
    單片機電路:采集鍵盤的輸入信號、串行端口的傳輸信號、液品屏幕的顯示信號、過零檢測信號處理。
    CPLD模塊:產生PWM控制信號，利用PWM輸出的控制信號來控制加熱器件的工作狀態。
    功率控制電路模塊:采用可控硅輸出光禍的耦合形式，利用關斷與導通的時間比值作為參數調節器件的功率。芯片采用MOC3081，是零觸發雙向叫控硅模式芯片。這種設計方式叫以減少后續功能器件對前端器件模塊穩定性的影響。
    智能模糊算法:設定溫度值，將監測到的溫度數值與之比較，進而得到控制量參數數值。通過對監測儀表內的單片機編制PID算法，實現數據量的輸出。輸出的數據量在CPLD內產生定時器數據，利用占空比方波，控制叫控硅導通與否，進而控制發熱器件。在這個過程中，采用了四路定時器方式，叫以控制四路通道，實現多通道檢測的目的。
    3. 層狀結構
    隨著多功能單項表校驗儀扼制系統預設，在信號采集過程中，要求不僅能采集所需的工作過程測量的信息，同時也要采集設備自身的管理信息、錯誤診斷信息等附加信息。這就要求在進行系統設計時要充分考慮各種信息采集的要求，綜合各項技術指標，合理利用資源，設計出完善的功能系統。
    主要包括設備層和控制層。
    設備層:通過分析實際設備的工作特性和控制參數要求確定控制模式，將分析的控制過程和設備特性的詳細信息建立實際模型，根據設計的模型模塊要求設計系統需求方案，將方案保存，以合理配置智能儀器儀表。
    現場控制層:主要包括單片機控制器、CPLD,串口通信模塊、傳感器模塊、溫控調節執行器等功能模塊。通過合理選擇配置相應功能模塊的芯片，連接被控器件和上位機。向上連接優化控制層的PC，發送控制數據信息;向下連接被控器件，如加熱其間模塊，控制其進行溫度調節。
    對于采集到的各節點設備狀態、信號參數采用數字信號進行處理和傳輸，一方面提高其**度，減少干擾;另一方面可以在條總線上傳輸多路數據信息，實現多功能控制，降低控制成本。選用合適的芯片降低外圍電路的復雜度，簡化系統結構，減少信號噪聲干擾。
    按照設計流程，分別考慮溫控過程和中的各項叫能影響因素，采用分層設計的方法，采用AT89S52, MOC3081和MAX7000系列芯片，利用PWM脈沖方式實現溫度檢測和調節控制。實現傳感器和主控機的連接，能夠較穩定地控制溫度平衡，提高了系統反應速度和穩定性。
    4.   PID功能模塊
    在多功能單項表校驗儀扼制系統預設，雖然普通PID系統具有調節穩定、**性能好，但由于其響應緩慢,響應時間過長和響應滯后的原因可能會出現調節時間過長甚至調節過量的情況，這樣的情況不僅不能達到生產要求的穩定溫度環境，甚至還會破壞的原本穩定的溫度狀態，進而對整個生產過程造成影響。
   對于這樣的問題的存在，在設計系統時采用如下解決方案，即將溫度控制分為兩個過程，分別是溫度不穩定范圍變化較大的狀態、溫度穩定變化范圍較小的狀態。在溫度變化較大時采用模糊控制的方式進行控制;在溫度變化穩定時采用PID控制。實際測量結果表明，通過將PID模塊控制和智能模糊控制結介的形式達到了很好的溫度監測和控制效果，使溫度波動限制在1%以內。
    系統采用L.A.Zadh的智能模糊算法，采用雙輸入-單輸出的模型，輸入分別為溫度偏差和溫度偏差變化率，輸出為控制叫控硅的參數直接控制叫控硅。具體的做法是:通過設定控制系統的兩個參數:輸入溫度偏差和溫度偏差變化率，依據這兩個參數求出其隸屬度;按照控制規則狀態計算出相對應的加熱元器件控制規則，確定溫度偏差和溫度偏差變化率的*低范圍;通過輸出控制量的模糊變量求出控制量的模糊控制集;在此基礎上，通過重心法則，進行模糊判決，得出控制量;按照得到的控制量表格來做出控制規則表。整個過程就是通過模糊算法來實現控制溫度元件工作的過程。
    在整個過程中，模糊控制法發揮著重要的作用，不僅叫以加快響應速度，而且對系統對超調具有相當程度的抑制作用。
    5 . CPLD功能
   由于多功能單項表校驗儀扼制系統預設，需要的響應速度較快，為了避免單片機工作負荷過大的情況，在本系統的設計中，使用了單片機和CPLD聯合工作的方式，采用MAX7000系列的核心控制芯片。該芯片集成有D/A數模轉換芯片，相比較而言集成度高，封閉性好。與外置外圍電路相比較，具有抗干擾能力強的特點。
    PWM波形的產生采用計數器法實現。
    高頻時鐘信號CLK經脈沖序列發生器產生2nd個互差半個周期且頻率均為2nd .fpwm的脈沖信號，這樣可以使得PWM在一個輸出周期內有2nd.2nc （即2n）個塊，通過nc位計數器利用Q 2nd-1得到cnt [nc-I:o]。進行cnt與nc 的比較，若相等輸出高電平，若不相等輸出低電平，實現對復位信號Rcsct的控制;與此同時，cnt與地端(nc個低電平)進行比較，若相等產生高電平，如不相等不相等則產生低電平 ,實現對置位信號Set的控制。
    通過這樣的控制方式，一個開關周期內:在起始時刻，觸發器RS置位，PWM信號輸出為‘1'，在高位部分nc信號與計數器輸出端輸出。nt信號相等時，系統由根據nd設定的十進制選擇的脈沖信號出現高電平時，觸發器復位，PWM輸出電平由高轉為低，即‘1’變為‘0'，這樣就完成了脈沖序列的脈寬調制。整個過程中，只需要對參數nd進行更改，便可以產生出適合具體系統需要的脈沖信號寬度。
    6. 應用程序
     在實際的系統工作過程中，對溫度信號進行采集和分析*終的目的是調節控制對象的功率。調節方式叫以采用兩種:對電壓進行調節;對功率進行調節。
    而功率的調劑是依靠調節控制對象的交流電壓來實現。故而在溫度調節就是對控制對象的交流電壓進行調節。交流調壓是指頻率不變，對交流電壓幅值做變換。相對于交流調功的方式而言，負載的交流電壓有效值平穩，對溫度穩定比較有利。交流電頻率基本為5OHz，在進行交流調壓的過程中，需要利用交流過零信號，正弦波的交流電在一個周期內有兩個過零時刻，過零脈沖信號的頻率為100Hz,周期為lOms。
    基于以上數字，在進行控制對象上的交流電壓幅值的過程中，需要在過零脈沖信號的周期內，即在相應的1Oms內控制可控硅的通斷占空比。這個一部分通過單片機的計數器來實現，對單片機計數器賦初值，一旦有交流過零信號被檢測到時，計數器開始工作，當計數器計滿溢出時產生的溢出中斷將叫控硅接通。通過這樣的方式便叫以在不改變交流電頻率的情況下實現調節叫控硅的占空比來調節電壓，進而實現調節溫度。而占空比的調節僅僅依靠設定單片機的計數器初始值就叫以實現 。
    7.    結 語
    在綜介使用PID和智能模糊算法的基礎上，采用單片機和CPLD協同工作的模式，依據實際工程需要，設計了總線溫度控制系統，系統經過實際應用，性能穩定，可靠性較高。