基于虚拟仪器的水循环温控系统设计
基于虚拟仪器的水循环温控系统设计
基于虚拟仪器的水循环温控系统设计作者：周敬东,黄英,严明霞,林立军,刘光亚来源：《现代电子技术》2009年第19期摘要:针对水循环温度控制系统的设计,利用图形化可视虚拟仪器软件LabVIEW 为软件开发平台,通过温度传感器监测温度变化,实现对温度数据自动实时采集、分析、处理、显示与控制。
由于大量使用虚拟仪器技术开发和设计,该系统具有硬件设计简单,软件实现方便,界面友好,参数调节灵活及显示结果直观准确等特点。
关键词:LabVIEW;虚拟仪器;温度测量;数据采集中图分类号:TP368.1文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)19-113-03Design of Water-Cycle Temperature Controlling System Based on Virtual InstrumentZHOU Jingdong1,HUANG Ying1,YAN Mingxia1,LIN Lijun2,LIU Guangya1(1.Center of Vehicle Noise & Vibration Control Hubei,Hubei University ofTechnology,Wuhan,430068,China;2.Hubei Institute of Measurement and Testing Technology,Wuhan,430071,China)Abstract:A novel approach is proposed to design a water-cycle temperature controlling system,which using LabView as developing platform to achieve the temperature datasampling,analysis,disposing,displaying and controlling automatically.With the using of the technology of Virtual instrument,the whole developing and designing process is simply,and easy to realize.In prototype system,the characteristic of low-priced hardware,friendly interface,flexible parameter setting and visual result displaying is equipped comparing traditional designing.Keywords:LabVIEW;virtual instrument;temperature measurement;data sampling0 引言随着PC、半导体和软件功能的进一步更新,虚拟仪器的功能和性能已被不断地提高,未来虚拟仪器技术以其在测量和控制方面的强大功能和灵活性为测试系统的设计提供一个极佳的模式,在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式[1-3]。
基于虚拟仪器的小环境温度控制系统设计
器 中实现。在 《 虚拟仪器 的设计 与实现》 （ 张 易
知 等 。２ ０ １ ０ ） 中提 到 ，虚拟 仪器 的软 件 和硬 件
具有模 块化 、开发性 、互换 性和可 重复使 用等特 点 。在 不用购 买一个完全 新系统 的情况 下 ．可 以 通过 更换一个仪 器模块或 者加入一个 通 用仪 器模
研讨 园地 ｌ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｏ ｆ Ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ
基 于虚 拟仪器 的小 环境温度
控 系 统 设 计
太原工业学 院口程丽 霞
摘
要 温度控制 在 冶金 、化 工、机械制 造、食品加 工等行 业一 直处 于非常重要 的地位 。
本文介 绍 了虚拟仪 器技 术和 Ｓ Ｆ Ｐ ＣＩ 一 ６ ０ １ １多功能数 据采 集 卡的特 点 。结合 小环境 温度控 制 系
仪 器 将 仪 器 的硬 件 与 计 算机 的硬 件 资源 通 过 软
件 有机 地 融 为 一体 ．把 仪器 硬 件 的测量 、控 制 能 力和计 算机 强 大的计 算 处理能 力 结合在 一 起 ． 从 而大 幅 度 缩 小 了仪 器 硬 件 的体 积 和 成本 ． 同 时 通过 软 件 来 实现 对 数 据 的 显示 、存 储 以及 分
编 制简单并且安 装使用方便 。在使 用 时可将接 口 卡 插 入微 机 的一 个 Ｐ ＣＩ 总线 插 槽 中。该 卡 的模
拟模 入模 出信 号都是 由卡上 的 ３ ７芯 Ｄ型插 座与 外部 信号源及设备 连接。 １ ）模入 部分 ：用 户可根 据 实际需 要选 择单
择
，
可 根 据 用户 需 要将 加 电输 出初 始 态 ．设 置
基于虚拟仪器的温度监控系统设计
基于虚拟仪器的温度监控系统设计摘要：本文利用虚拟仪器设计温度监控系统；实现对加热炉温度监控的自动化，介绍了系统的设计原则，软硬件设计方法，做到实时、远程、多点的监控。
通过对数据的保存，能够实现历史数据与实时数据进行比较，作出合理的判断，提高了系统的安全性、方便性。
关键词：虚拟仪器温度控制LabVIEW虚拟仪器技术已成为测试、工业I/O和控制、产品设计的主流技术，本设计利用虚拟仪器设计温度监控系统；实现对炉温监控的自动化。
1、监控系统的选型设计传感器的种类很多，选择跟实验要求相匹配的铂热电阻传感器。
测温电路选择四线制接入测温传感器，恒流源选用三端集成恒流源芯片LM334。
放大电路和滤波器采用三运放集成仪表放大器AD623实现对信号的精确放大，利用RC 电路实现对差分和共模输入信号的低通滤波。
利用数据采集器将采得的数据送入计算机中，利用虚拟仪器强大的软件处理功能实现对温度的控制。
2、系统硬件设计热电阻和集成温度传感器的测温精度、线性度和可重复性都比较好。
这里选用了铂热电阻Ptl00作为测温元件，铂电阻是最常用的热电阻传感器，它具有优良的物理特性，被公认为是温度敏感元件中准确度和重复性的标准校准元件，信号电路的原理图如图1 。
三端可调恒流源器件LM334既可作为恒流器件使用，也可以利用其恒流特性在多个场合做一些特殊使用。
设计为温度传感器，将温度变化转换为电流的变化。
用它作为温度检测装置，其优点是成本低、无需精密电压放大、冷端补偿。
在并联稳压电源中的应用，利用LM334恒流特性的优点不仅能提供稳定电压，而且能够快速提供电流。
有源滤波器的滤波特性比无源滤波器的滤波效果要好。
但一阶低通有源滤波器的滤波特性与理想的低通滤波器特性相比，差距很大。
为了使滤波特性更接近于理想情况，可以采用二阶低通有源滤波器。
本设计中，放大电路是核心部分，要求放大器能对被测信号进行低失调、低漂移的线性放大。
采用三运放集成仪表放大器AD623来实现对信号的精确放大，AD623的输入阻抗和共模抑制比都非常高，可有效抑制共模信号，放大差分输入信号。
基于虚拟仪器的多路温度控制系统设计
基于虚拟仪器的多路温度控制系统设计郭昊坤1，姜雯婧2，须小洁1（1.江阴职业技术学院，江苏江阴214405；2.江苏省江阴高级中学，江苏江阴214400）摘要：设计了一种基于虚拟仪器的多路温度控制系统，同时设计了其前面板及程序，面板中包含了温度上/下限值旋钮、温度计显示图、报警灯及通道等模块，可以分别实现相关功能，如通过调节温度上/下限值旋钮可以自由选择温度上/下限等，使用简单方便。
通过仿真调试，所设计的系统正确有效。
关键词：虚拟仪器；多路温度控制；控制系统；仿真调试1引言温度控制技术是一种重要的工业技术，在各大工业领域中被广泛应用，工业中经常需要收集并分析处理一些重要的现场温度数据。
因此，如何进行温度的监测处理在工业中较为重要，随着工业的不断发展，多路温度控制系统逐渐成为应用趋势，有必要对其进行研究，本文将设计一种基于虚拟仪器的多路温度控制系统。
与其他的控温系统不同，虚拟仪器作为一个基于计算机技术平台而发展起来的仪器测量技术,将计算机作为仪器的硬件平台,借助计算机强大的数据处理能力,将仪器专业的功能和操作面板在计算机的界面实现，使用起来非常方便，能有效的降低人力物力以及开发的时间。
且使用者还可以根据实际自身的情况，添加其他的测试功能，来实现更多的需求[1]。
2整体方案设计设计一种多路温度控制系统，可采用多种方式，如：采用单片机构成多路温度控制设计、采用DS18B20及PID控制构成温度控制设计、采用虚拟仪器构成多路温度控制系统设计等。
其中，利用虚拟仪器作为主核心的多路温度控制系统设计，温度控制的人机界面不仅操作方便，并且在很大程度上能够有效的减少人力物力，因此在此次的设计中，采用虚拟仪器来做温度控制系统。
系统控制方案流程图如图1所示，开始将收集到的温度信号由温度表以及波形图中显示出来，再根据设定好的温度上限值与温度的下限值进行比较，假设此系统中设定的温度上限值为200℃，温度下限值为50℃，故而当收集到的温度超过200℃时，报警灯就会亮起来，同理，当温度低于50℃时，报警灯也会亮起来，根据报警灯的指示，能更有效地观测到通道的温度情况。
基于虚拟现实技术的水暖系统模拟
基于虚拟现实技术的水暖系统模拟随着科技的不断发展，虚拟现实技术正逐渐广泛应用于各个领域。
在建筑行业，基于虚拟现实技术的建筑模拟已经成为一种趋势。
而水暖系统模拟也是其中的一种应用。
本文将探讨基于虚拟现实技术的水暖系统模拟的应用和发展。
一、背景水暖系统是建筑中的重要组成部分，主要用于供热、供水和排水。
在建筑工程中，水暖系统的设计和施工是非常关键的环节。
如果设计不合理或施工不当，就会引发一系列的问题，如漏水、堵塞等。
这些问题不仅会影响建筑的使用效果，而且会造成财产损失和人身安全问题。
为了解决这些问题，传统的水暖系统设计和施工都是基于二维图纸进行的。
这种设计方法存在很多弊端，例如无法直观反映真实情况、容易遗漏细节等。
随着虚拟现实技术的逐渐成熟，利用虚拟现实技术来模拟水暖系统已经成为可能，这种方法能够更加直观、准确地反映真实情况，提高设计和施工的效率和质量。
二、应用基于虚拟现实技术的水暖系统模拟技术可以应用于建筑水暖系统的设计、施工和维护等多个环节。
1.设计在水暖系统的设计中，利用虚拟现实技术可以实现可视化设计，即通过虚拟现实技术将设计通过三维模拟呈现出来。
这种方法可以更加直观地展示设计方案，从而更好地满足用户需求和要求，在设计过程中也能及时发现问题并加以改善。
同时，这种方法还可以提高设计效率，减少因设计不合理而导致的问题发生。
2.施工在施工过程中，基于虚拟现实技术的水暖系统模拟技术可以提供实时的模拟效果，使得工人可以清楚地了解施工过程中每一步的情况，并对施工质量进行及时监控。
如果遇到问题，可以通过虚拟现实技术快速定位问题，并及时进行处理，减少因施工不当而导致的问题发生。
3.维护在水暖系统的维护中，基于虚拟现实技术的水暖系统模拟技术可以通过虚拟现实技术呈现真实情况，方便工作人员快速定位并解决问题。
同时，也可以通过虚拟现实技术进行培训，提高工作人员的技能水平和操作经验，降低运营成本。
三、挑战与展望不可否认，基于虚拟现实技术的水暖系统模拟技术仍面临着一些挑战。
基于虚拟仪器的温湿度监控系统
基于虚拟仪器的温湿度监控系统摘要：虚拟仪器具有强大的数据处理能力，并且具备多种仪器设备功能于一体，能够从分享用计算机所有资源，实现普通仪器所不能实现的功能。
而且拥有良好的人机设计界面，简单易学,设备集成度高，灵活多变。
单片机温度采集系统成本低廉，结构简单，易用性高，通过与LABVIEW软件结合，变成了一套完善的具备数据采集，数据处理，数据存储电子仪器。
具备多功能于一体，小型化,功耗低的特点。
关键词：温度传感器；单片机；LabVIEW；温度采集Abstract：virtual instrument has strong data processing ability，and have many different instruments from integrates functional，can use computer all share resources，realizing ordinary instrument can realize functions。
And have a good human-machine design interface，easy to operate, equipment，flexible high level of integration。
Single-chip microcomputer temperature acquisition system of simple structure, low cost，high，through with usability LABVIEW software combination，into a complete set of perfect have data acquisition, data processing，data storage electronic instrument. Have muti_function at an organic whole，miniaturization, low power consumption characteristics。
基于虚拟仪器的温度监测系统设计
目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2设计简介 (2)第2章LABVIEW虚拟仪器简介 (4)2.1虚拟仪器概念 (4)2.2虚拟仪器特点 (4)2.3虚拟仪器构成 (5)2.4 LabVIEW8.5的安装 (6)2.5 LABVIEW简介 (9)第3章系统硬件设计 (12)3.1硬件流程设计 (12)3.2硬件电路设计 (12)3.3硬件功能分析 (13)3.4硬件组成部分 (14)3.4.1温度传感器 (14)3.4.2数据采集卡 (23)第4章系统软件设计 (26)4.1软件温度实时模块 (26)4.2软件时间显示模块 (27)4.3软件温度显示模块 (28)4.4软件温度管理模块 (29)4.5软件温度控制模块 (30)4.6软件温度监控系统总设计 (31)4.7软件传感器状态 (33)总结 (34)结束语 (35)参考文献 (36)第1章绪论农业的迅猛发展，特别是温室大棚、无土栽培、节水灌溉、工厂化养殖等技术在生产上得到前所未有的发展，对智能化温室控制系统的需求日渐迫切。
智能化温室系统是集农业科技上的高、精、尖技术和计算机自动控制技术于一体的先进的农业生产设施，是现代农业科技向产业转化的物质基础。
随着计算机技术的发展，20世纪80年代采取多因素综合控制方法，这是利用计算机控制温室环境因素的方法。
此方法是将各种作物在不同生长发育阶段需要的适宜环境条件要求输入计算机程序，当某一环境因素发生改变时，其余因素自动做出相应修正或调整。
一般以光照条件为始变因素，温度、湿度和二氧化碳浓度为随变因素，使这4个主要环境因素随时处于最佳配合状态。
20世纪90年代，在多因子环境控制中，采用了模糊控制、多变量控制等先进技术，并采用这些先进技术开发环境自动控制的计算机软件系统。
目前日本、荷兰、以色列、美国等发达国家可以根据作物的要求和特点，对温室内光照、温度、水、气、肥等诸多因子进行自动调控。
美国和荷兰还利用温差管理技术，对果蔬等产品的开花和成熟期进行控制，以满足生产和市场的需求。
基于LabVIEW的恒温水域智能控制系统的界面设计
目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 系统开发的相关研究动态 (2)1.2.1 虚拟仪器软件LabVIEW编程技术 (2)1.2.2 STC89C51单片机与PC机串口通讯技术 (7)2 设计方案的论证 (8)2.1 整体方案的论证 (8)2.2单片机与PC机通信方案的论证 (10)3 系统硬件电路的设计 (11)3.1 单片机控制电路 (11)3.1.1 STC89C51功能特性的描述 (11)3.1.2 电路的分析说明 (12)3.2 单片机与PC机串行通信的设计 (13)3.2.1 RS-232接口的介绍 (14)3.2.2 MAX232芯片介绍 (15)3.3 DS18b20温度采集模块的设计 (16)3.31 DS18b20传感器简介 (16)4 软件程序的设计 (18)4.1 单片机与PC机串口通信程序的设计 (19)I4.11波特率的选择 (20)4.12 通信协议的使用 (21)4.13 温度信号的处理 (22)4.2 PC机LabVIEW程序设计 (24)4.2.1 LabVIEW串口通信程序的设计 (25)4.2.2 LabVIEW波形显示程序的设计 (29)4.2.3 LabVIEW数据储存程序设计 (31)结论 (34)参考文献 (36)附录部分程序清单 (37)致谢 (46)II基于LabVIEW的恒温水域智能控制系统的界面设计摘要在实验室中的一些精密仪器，对环境的要求是比较苛刻的，例如粘度仪等。
而精密仪器对环境的要求大部分则是体现在对温度的严格要求。
因此，对精密仪器环境温度进行恒温控制十分必要。
现有的一些温度控制设备，如HA168 型的温度控制棒，结构比较简单，当测量温度低于设定温度时进行加热，其结果是仪器水域内温度不均，控温效果不理想，控制界面也不美观和人性化。
目前，国外也开发出了一些基于单片式计算机的温度控制设备，但是价格比较高，且目前其操作系统均为英文，普及性不强。
”基于虚拟仪器的水温自动控制系统“的开题报告
唐山学院毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目：基于虚拟仪器的水温自动控制系统机电工程系测控技术与仪器系别：________________________赵阳专业：________________________汤小娇姓名：_________________________指导教师：________________________汤小娇辅导教师：________________________ 2012年03月21日二、设计（论文）主要内容温度是工业过程的一个重要的物理量，随着工业自动化的过程对温度控制提出了更高的要求。
基于虚拟仪器技术，设计一个水温自动控制系统。
该系统可以实现温度的自动加热、监测和控制。
该系统由加热环节、温度测试环节以及计算机控制环节三部分组成。
该系统包含温度实时设置与显示、控制参数设置、温度控制曲线实时显示、系统状态监测、温度超标实时声光报警，要求系统稳定。
控制进度高。
三、设计（研究）方案为了实现温度的自动测量和控制，本系统采用了计算机作为系统的控制中心，上位机为虚拟仪器软件LabVIEW，由温度芯片DS18B20将温度的数字量传到单片机，单片机再将温度量通过串口发送到计算机，计算机接收到信号后，对数字量进行处理和控制运算，同时将数据保存，实时显示出测量温度并在显示器上显示出温度曲线和系统的运行状态。
根据系统程序控制，计算机进行分段线性运算以及输出控制，最终由计算机发出控制量，单片机接收到后，根据控制量控制加热回路电磁继电器的通断，达到调节功率的目的。
系统的控制主体为计算机，因此系统的人机接口为键盘和显示器，人机接口良好，系统的硬件结构简单。
四、工作进度安排第一阶段第一周到第二周接受任务、调查研究、查找资料第二阶段第三周到第四周根据要求及资料选定合适的控制方案说明：文献综述栏目字数本科生不少于1000字，专科生不少于500字。
基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统—调压方案
毕业设计论文基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统——调压方案摘要电热水器是指用电加热的热水器。
随着人民生活水平和环保安全意识的不断提高和我国电力工业的不断发展，电热水器越来越受到消费者的青睐，电热水器的使用得到不断普及。
目前，安全、节能、多功能、智能化是其主要发展方向。
本文采用美国NI公司的图形化编程语言LabVIEW8.2设计了一个基于增量PID算式的电热水器温度控制系统。
由热电阻Pt100采集到的热水温度信号通过调理电路转换为能被PCI-6221数据采集卡接受的0-10V的电压信号，然后通过板卡PCI-6221的模拟输入端AI0输入到计算机，在计算机上运行的LabVIEW程序对输入的数据进行分析处理后产生脉冲信号输出到PCI-6221的数字输出口P0.0上，去控制可控硅的通断，继而控制电热水器的加热过程。
关键词：电热水器；温度控制；LabVIEW；数据采集卡Virtual Device-Based Electric Water Heater Temperature ControlSystem-Pressure Adjustment PlanAbstractElectric water heater is a water heater using electricity to heat water. Currently, with improving life of people, people’s environmental protection and safety consciousness increasing and developing of the electric power industry of China, electric water heater is becoming more and more popular among consumers and its use is popularizing increasingly. Currently, its main development direction is safety, energy efficiency, multi-purpose and intelligence.The thesis designs a PID algorithmic-based temperature control system for electric water heater by using LabVIEW8.2. the temperature signal that is collected by a thermal resistance Pt100 is converted into the 0-10V voltage signal which is acceptable for a board through conditioning circuit, which is inputted into a computer by using simulative input port AI0 of the board PCI-6221. The LabVIEW program operating on the computer generates one pulse to be outputted to the digital output port P0.0 of PCI-6221 by analyzing and processing the inputted data to control the connection with controllable silicon chip and to further control the heating process of electric water heater.Key words: Electric Water Heater；Temperature Control ；LabVIEW；Data Acquisition目录摘要 (II)Abstract (III)第一章引言 (1)1.1 电热水器简介 (1)1.2 电热水器的分类 (1)第二章电热水器温度控制方案选择与设计 (3)2.1 基于单片机的电热水器温度控制系统 (3)2.2 基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统 (4)第三章虚拟仪器介绍 (6)3.1虚拟仪器的概念 (6)3.2虚拟仪器的结构及组成 (7)3.2.1 虚拟仪器的硬件组成 (8)3.2.2 虚拟仪器的软件组成 (11)3.3虚拟仪器总线技术 (13)3.3.1 DAQ总线方式的虚拟仪器 (13)3.3.2 GPIB总线方式的虚拟仪器 (15)3.3.3 VXI总线方式的虚拟仪器 (16)3.3.4 PXI总线方式的虚拟仪器 (16)3.3.5 LXI总线方式的虚拟仪器 (16)3.4虚拟仪器的优点 (17)3.5虚拟仪器与传统仪器的比较 (18)3.6虚拟仪器的发展趋势 (20)3.6.1 网络化 (20)3.6.2 向几何参量和机械参量等难点领域拓展 (20)3.6.3 基于Linux操作系统的虚拟仪器 (21)第四章基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统的设计 (22)4.1系统硬件设计 (22)4.1.1温度测量及调理电路 (22)4.1.2 温度控制电路 (24)4.1.3过零检测电路 (27)4.1.4 数据采集卡 (28)4.2系统软件设计 (29)4.2.1 PID算法及实现 (30)4.2.2 软件设计 (33)4.2.3 软件调试 (36)第五章实验与调试 (38)第六章设计总结 (42)参考文献 (43)附录A系统硬件电路图 (44)附录B 基于虚拟仪器的电热水器温度控制系统程序框图 (45)附录C 电热水器温度双位控制系统程序框图 (46)致谢 (47)第一章引言1.1 电热水器简介热水器是一种可供洗手间、厨房、浴室使用的家用电器。
基于虚拟仪器的实验室温湿度控制系统的设计与实现_王琦
收稿日期:2008-11-17作者简介:王琦(1964)),女,黑龙江省牡丹江人,副研究员,硕士,主要从事进口设备的引进工作和故障诊断、测控技术的研究;翟正军(1965)),男,河南人,教授,硕士生导师,主要研究方向为虚拟现实、测控技术与嵌入式系统、软件测试技术;郭阳明(1978)),男,讲师,主要研究方向为测控系统集成。
基于虚拟仪器的实验室温湿度控制系统的设计与实现王 琦1,翟正军2,郭阳明2(1.西北工业大学科技产业集团公司,陕西西安 710072;2.西北工业大学计算机学院,陕西西安 710072)摘要:传统的实验室温湿度控制装置是以I ntel 8031单片机为核心,用数码管显示湿度值,根据不同的湿度要求,通过硬件设定不同的调节终态,从而将实验空间的湿度调节到设定值。
本系统利用虚拟仪器技术设计制作了一个温湿度测控系统,使用LabV I E W 和数据采集卡相互配合采集温湿度信号并输出控制信号。
因此,本系统结果显示更形象直观,操作更方便,并且还可以较容易地实现功能扩展。
关键词:虚拟仪器;Lab V I E W;温湿度;控制中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2009)03-0039-04Desi gn and I mp l e m entation of L aboratory Te mperature and H u m i dity Control Syste m Based on V irtual Instru m entWANG Q i 1,Z HA I Zheng -j u n 2,GUO Y ang -m i n g 2(1.Sc i ence and T echno logy Industry Co m pany ,N orth w estern P olytechn i ca lU n i versity ,X i øan 710072,China ;2.Schoo l o f Compu ter Sc i ence and Eng i neeri ng ,N o rt hwestern Po l y technical U niversity ,X i øan 710072,Ch i na)Abst ract :The traditi o na l contr o l equipm ent o f laboratory te m perature and hum idity is take the m ono lith ic i n te -g rated circuits as the core ,uses the d i g ital tube to show the hu m i d ity value and accord i n g to d ifferent hu m i d ityrequest to set the d ifferen t adjust m ent fi n al state by hardw are ,thus the hum idity of the lab spatia lw ill be con -tro lled to the definite va l u e .The v irtua l i n stru m ent technology is used to design a te m perat u re and hu m i d ity contro l syste m.The LabV I E W and the data acqu isition car d are used a ll together to acquire the te m perature and hum idity signal and output the contro l si g na.l The resu lt sho w s the ne w syste m ism ore viv i d and direc-t v ie -w ing ,and its operation is m ore convenien,t t h e functi o n expansi o n a lso m ore easy .K ey w ords :v irtua l instrum en;t LabV I E W;te m perature and hum i d ity ;control 实验室温湿度测控系统是特殊要求实验室必备的设备。
基于虚拟仪器的水循环温控系统设计
基于虚拟仪器的水循环温控系统设计
周敬东;黄英;严明霞;林立军;刘光亚
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2009(32)19
【摘要】针对水循环温度控制系统的设计,利用图形化可视虚拟仪器软件LabVIEW为软件开发平台,通过温度传感器监测温度变化,实现对温度数据自动实时采集、分析、处理、显示与控制.由于大量使用虚拟仪器技术开发和设计,该系统具有硬件设计简单,软件实现方便,界面友好,参数调节灵活及显示结果直观准确等特点.【总页数】3页(P113-115)
【作者】周敬东;黄英;严明霞;林立军;刘光亚
【作者单位】湖北工业大学,湖北省汽车噪声振动检测与控制中心,湖北,武
汉,430068;湖北工业大学,湖北省汽车噪声振动检测与控制中心,湖北,武汉,430068;湖北工业大学,湖北省汽车噪声振动检测与控制中心,湖北,武汉,430068;湖北省计量测试技术研究院,湖北,武汉,430071;湖北工业大学,湖北省汽车噪声振动检测与控制中心,湖北,武汉,430068
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
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基于LabVIEW的流水线炉温控制系统设计
基于LabVIEW的流水线炉温控制系统设计孙斌;赵玉晓【摘要】Utilizing modular program design ideas, the hardware configuration of control system is composed by production pipeline heating temperature control system, WAGO-I/O-SYSTEM and PC. LabVIEW to be software development platform, three stages of work piece （preheating, high temperature and cooling） were simulated. Real-time displays of temperature, show of historical curve, PID control, limit alarm of temperature and manual/ automatic control switch and so on functions were achieved by .programming. Moreover, PID parameters of the furnace were set again. Test results show that the furnace temperature control system has accurate measure, safe and reliable, user-friendly interface, simply operation, and good extensibility. Aiming at experiment education reform, this system is suited to develop the extracurricular science and technology activities of undergraduate student, expand practical ability.%控制系统采用模块化的程序设计思想，以生产流水线加热温控系统、WACO—I／O—SYSTEM、PC机为硬件配置，以LabVIEW为软件开发平台，模拟工件预热、高温、冷却3个阶段，编程实现了温度的卖时显示、历史曲线显示、炉温PID控制以及温度超限报警、手动／自动控制的切换等功能。
基于虚拟仪器的液位控制系统设计
基于虚拟仪器的液位控制系统设计1系统软件设计软件是虚拟仪器的关键。
设计一个虚拟仪器系统，在硬件平台确定之后，就可以通过设计不同的软件，实现不同的仪器功能。
在设计、实现虚拟仪器的软件系统时，需要考虑众多因素, 如硬件需求、计算机硬件、操作系统；软件是否建立在开放的结构上，是否需要编程经验？利用此软件程序是否能在不同的计算机平台上移植？将来能否方便的扩展虚拟仪器的功能。
由于选用专用的开发软件，必须具有一定的仪器以及数据采集设备配合使用。
数据采集系统的性能在很大程度上取决于其应用软件的研究与开发，所以在明确了系统设计目标之后，应该采用好的程序开发方法，如结构化设计方法、模块化思想、多线程以及软件系统的评价标准等等。
软件系统的模块化设计原则为使研制出的软件具有良好的可靠性、易维护性、易扩充性及易装卸性，软件设计应遵循规范化的模块化设计原则[13] o1）自顶向下逐步求精的设计方法软件设计往往在开始时不了解问题的全部细节，只能对问题做出全局性的决策，即设计表征解决问题一般策略的抽象算法。
对抽象算法做进一步求精，进入下一层抽象。
在求精过程的每一步，抽象概念（语句或数据）都被精细化。
2）根据逻辑功能划分物理模块①模块的分解：消除重复的功能部分，使得模块的块内联系较高，块间联系较低。
②模块的合并；③模块的复制。
3）模块的作用范围应处在模块的控制范围之内模块的作用范围是指模块内判定影响的范围。
只要某模块中含有依赖于某种判定操作，则该模块就处于该判定的作用范围之内。
4）依据逻辑功能确定模块之间的调用关系模块之间的调用与被调用，决定于模块各自的逻辑功能，因而对模块的扇入扇出并无加以限制的必要。
一般来讲，底层模块的扇入较高，顶层模块的扇出较高。
5）模块接口应保持简明降低模块接口的复杂性，是模块设计中必须考虑的问题。
保持模块接口的简明，一方面须减少模块间传递的信息量，更重要的是使所传递的必要信息具有明确的逻辑含义。
6）模块应保持单入口性质单入口模块，易于理解。
基于LabVIEW的水循环温度控制系统设计
基于LabVIEW的水循环温度控制系统设计
引言
随着虚拟仪器的功能和性能被不断地提高，在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式。
本文以水循环系统为研究对象，针对水循环的温度，在比较研究不同控制策略的基础上，建立精确的数学模型，对水循环温度控制进行了研究。
通过数据采集卡对温度信号进行实时采集，并由软件平台对采集的信号进行分析，然后用数学模型控制算法处理输出，以使当前温度逼近设定值，从而达到温控目的，最后将采集数据保存记录，以备日后读取分析。
利用虚拟仪器的巨大优越性改善水循环温度的控制品质，提高控制效果。
1 水循环温度控制系统数学模型的建立
1.1 水循环温控系统介绍
水循环温控系统由储水箱、水泵、传感器、散热器和电加热装置组成，水循环原理
1.2 水循环温控系统数学模型的建立
水循环温控系统各个部分的温度因管道、散热装置和加热装置的原因会产生很大的变化。
为了表达清楚达到预想的结果，就需要建立正确的数学模型。
本设计根据实际情况，选择了几个特殊的点来建立模型。
如(1)B 点的温度函数关系式
B 点为采样点，B 点的温度跟A 点的温度因中间隔水箱会有一个延时
K1，取在A 点第N 个采样值经过K1 延时之后的平均值为B 点的温度，它的
温度函数关系为：。
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0 引言
随着PC、半导体和软件功能的进一步更新，虚拟仪器的功能和性能已被不断地提高，未来虚拟仪器技术以其在测量和控制方面的强大功能和灵活性为测试系统的设计提供一个极佳的模式，在许多应用中已成为传统仪器的主要替代方式。
本文以水循环系统为研究对象，针对水循环的温度，在比较研究不同控制策略的基础上，建立精确的数学模型，对水循环温度控制进行了研究。
通过数据采集卡对温度信号进行实时采集，并由软件平台对采集的信号进行分析，然后用数学模型控制算法处理输出，以使当前温度逼近设定值，从而达到温控目的，最后将采集数据保存记录，以备日后读取分析。
利用虚拟仪器的巨大优越性改善水循环温度的控制品质，提高控制效果。
1 水循环温度控制系统数学模型的建立
1．1 水循环温控系统介绍
水循环温控系统由储水箱、水泵、传感器、散热器和电加热装置组成，水循环原理图如图1所示。
由于本系统对温度要求较高，要保证水管环境温度保持在20℃，故需建立合理的数学模型及控制算法，将温度传感器PT100采样性能通过散热器及电加热器的动态温度值模拟出来，最终达到高精度控制温度的作用。
1．2 水循环温控系统数学模型的建立
水循环温控系统各个部分的温度因管道、散热装置和加热装置的原因会产生很大的变化。
为了表达清楚达到预想的结果，就需要建立正确的数学模型。
本设计根据实际情况，选择了几个特殊的点来建立模型。
如图1所示，A，B，C，D，E，F六个点的温度，将引起变化的原因全部考虑进去，列出函数关系式，然后借助Lab—VIEW编程，由程序控制温度。
(本文转自电子工程世界：/Test_and_measurement/2011/0902/article_3399_1.html) (1)B点的温度函数关系式
B点为采样点，B点的温度跟A点的温度因中间隔水箱会有一个延时K1，取在A点第N个采样值经过K1延时之后的平均值为B点的温度，它的温度函数关系为：
K1)分别为A点第N-1，N-2，…，N-K1个采样时的温度值；V1为水箱的容积，V1=5 L；q 为泵流量，q=0．083 L／s；T为采样周期，T=1 s；K1：为注满水箱需要的时间，即延时周期，通过计算K1=60 s。
(2)A点的温度函数关系式
A点的温度与D点的温度因水管而有个延时，故A点的温度函数关系如式(2)所示：
为D点第N-K3个采样点的温度；V3为D点到A点水管的容积，V3=0．5 L；K3为从D 点到A点的延时周期，通过计算K3=6 s。
(3)D点的温度函数值
D点的温度与C点温度相比，不仅仅是水管的散失而延时，还与电加热装置有关，函数关系如式(3)所示：
为C点第N-K2个采样点的温度；P为电加热器的功率，P=1 kW；C为水的比热容，C=4．18 kJ／kg·℃；△T为电热前后的温度变化，通过计算△T=3℃；P'为采样占控比，通过验证P'=1或0；V2为C点与D点间水管的容积，V2=1 L；K2为从C点到D点的延时周期，通过计算K2=6 s。
(4)C点的温度函数关系式
C点的温度与F点的温度相近，就是F点延时的某一个温度值，它的函数关系如式(4)所示。
为F点第N-K5个采样点的温度；V5为F点到C点水管的容积，V5=0．5 L；K5为从F点到C点的延时周期，通过计算K5=6 s。
(5)F点的温度函数关系式
F点与E点相比，因为散热器和水管的同时作用，温度也相差很大，该点的温度函数关系如式(5)所示：
式中：为E点第N-K4个采样点的温度；K为制冷系数，K=0．3；T0为环境温度，T0=20℃；V4为E点到F点水管的容积，V4=1 L；K4为从F点到E点的延时周期，通过计算K4=12 s。
(6)E点的温度函数关系式
E点的温度与B点的温度相比也有个延时，该点的温度函数关系如式(6)所示：
为B点第N-K6个采样点的温度；V6为B点到E点的水管的容积，V6=0．5 L；K5为从B 点到E点的延时周期，通过计算Ks=6 s。
综上所述，A，B，C，D，E，F六个点的函数关系式及相互联系已经表达清楚，通过LabVtEW建立相应的数学模型。
(本文转自电子工程世界：/Test_and_measurement/2011/0902/article_3399_2.html) 2 水循环温度控制系统的软件设计
本设计通过数据采集卡对温度传感器传感信号进行实时采集，并由软件平台LabVIEW 对采集的信号进行分析，采用上述的数学模型控制算法处理输出，使当前温度以零稳态误差逼近设定值，达到精确控温目的。
根据水循环温度控制系统的基本要求，系统划分为五个功能模块，即：用户登录模块、数据存储模块、参数计算模块、控制算法模块等，系统的控制模块框图如图2所示。
2．1 主控模块
系统的主控模块提供了温度控制功能。
它通过与其他模块的通讯来完成数据采集与处理、数据的保存等功能。
根据模块化的编程思想，用LabVIEW图形化编程语言，可以方便地写出温度控制系统的程序代码。
2．2 参数计算模块
由前面建立的数据模型，通过计算分别可以算出每个点的延时周期K，再由延时周期找到每个点的温度采样值，如图3参数计算程序框图所示。
式中：B点为采样点，该点的温度采样值是A点温度采样值延时之后的所有采样值的平均值，该算法程序框图如图4所示。
(本文转自电子工程世界：/Test_and_measurement/2011/0902/article_3399_3.html) 2．4 数据采集模块
该模块通过调节控制占空比，进而改变采样占空比，调节控制系统，提高控制质量，如
图5所示。
3 程序调试
通过调试各个模块，并将所有功能联系起来，实现水循环自动温度控制系统。
调试结果如图6所示。
A点和D点，C点和F点，E点和B点温度曲线相近；A点和B点，C点和D点，E点和F点温度曲线相差大，并且采样点B温度波动值仅为0．75℃，较为稳定，从而表明本系统设计的控制方案合理可行，精度达到原设计的技术要求，可预见该系统设计在今后的工业控制实验中具有广阔的应用前景。
4 结语
在本设计中，利用LabVIEW软件平台构建温度控制系统，具有设计时间短，参数调整灵活，系统仿真结果直观、准确、稳定等特点。
同运用传统仪器构建系统的方法相比，采用虚拟仪器的方法效率要高得多，且性能好，控制灵活方便。
实践证明，在LabVIEW环境下能够开发出各种功能强大，开放性好的虚拟仪器软件，构造出经济实用的计算机辅助测试、分析与控制系统。
(本文转自电子工程世界：/Test_and_measurement/2011/0902/article_3399_4.html)。