基于数据采集卡温度测控记录仪的设计毕业论文

基于数据采集卡温度测控记录仪的设计
摘要
本论文主要内容是基于数据采集卡温度测控仪的设计，温度测控仪在锅炉加热送温等范畴起到控制锅炉体内温度的感化。

目前检测温度一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器。

这种传感器至仪表之间一般都要采用专用的温度补偿导线。

本次设计就是应用计算机做上位机与板卡和智能仪表的结合来实现温度测控仪的功能，及时了解遍地的温度情况。

目的为提高锅炉温度控制系统的性能，使显示与控制在同一台工控机上实现，获得简单、经济的锅炉温度控制系统。

本温度控制系统硬件采用通用的工控机，同时配备必要的基本板卡；软件系统选用国产的组态王软件，利用其自带的命令语言，使用先进的控制算法实现了温度控制功能，使锅炉温度控制系统运行状态稳定。

结果使温度控制系统可靠性较高，成本较低，便于维护，兼容性好，运行效果良好。

结论该系统对建立小型的锅炉温度控制系统，分外是对旧系统的改造，具有很强的适用性，性能可靠且可大大降低成本。

关键词：锅炉；组态王；板卡；控制系统
Abstract
The main content of this paper is based on the data acquisition card design of the Monitoring temperature.The temperature Monitor in these fields of the Boiler heating temperature is to play the role of controlling the Boiler system temperature.At present, thermocouple or thermistor as sensor is used in terms of detection the temperature generally. The dedicated wire temperature compensation usually used between the sensor and the puter as the PC、Board and Intelligent Instrumentation is used to achieve Function of the temperature Monitor in this design to view the temperature anywhere in time.
In order to improve the capability of the boiler temperature control system so that display and control are implemented in one computer, a simple and low cost temperature monitoring system of the boiler is obtained. The general industry control computer and basic IC block are applied in the hardware of the temperature control system. The domestic configuration software King View is used in the system, King view's command language and advantaged control algorithms are designed to temperature control capacity and the best working state. The boiler temperature control system has strong dependability, low cost, convenient maintenance, good compatible capability and running effect. The boiler temperature control system, which is inexpensive and has strong application and stabilization, is applicable to establishing a small boiler temperature control system, and especially to improving an old temperature monitoring system of the boiler.
Key words:boiler; King view; IC block; temperature control system
目录
绪论 (1)
1 基于数据采集卡温度测控仪的设计思路及所需设备 (1)
1.1基于数据采集卡温度测控仪的设计思路及主要内容 (1)
1.1.1 基于数据采集卡温度测控仪的设计思路 (1)
1.1.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计的主要内容 (1)
1.2基于数据采集卡温度测控仪的设计中所需技术和物质条件 (1)
2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的硬件设备 (1)
2.1基于温度测控仪的设计中传感器的选用 (1)
2.1.1 传感器与监测技术理论 (1)
2.1.2 传感器的组成原理 (1)
2.1.3 基于数据采集卡温度纪录仪的设计中所使用的传感器型号 (1)
2.2基于数据采集卡温度测控仪的设计中数据采集卡的选用 (1)
2.2.1 数据采集卡的简介 (1)
2.2.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中板卡型号PCI-1711 (1)
2.2.3 PCI-1711板卡的特点 (1)
2.2.4 PCI-1711板卡的内部管脚示意图 (1)
3 基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的软件 (1)
3.1组态王软件产生的背景 (1)
3.2基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的组态王6.5软件及特点 (1)
3.3组态王6.5软件在本次设计中的感化 (1)
4 利用组态王应用软件实现数据采集卡温度测控仪的测控界面 (1)
4.1关于“基于数据采集卡温度测控仪的设计”中如何新建工程界面 (1)
4.2基于数据采集卡温度测控仪的变量数据词典的设定 (1)
4.3基于数据采集卡温度测控仪的监控车间画面的设计 (1)
4.4基于数据采集卡温度测控仪的监控画面的控制流程及轨范 (1)
4.5基于数据采集卡温度测控仪的报警窗口的设计 (1)
4.6基于数据采集卡温度测控仪的实时趋势曲线窗口的设计 (1)
4.7基于数据采集卡温度测控仪的实时报表窗口的设计 (1)
4.8基于数据采集卡温度测控仪的实时报表查询窗口的设计 (1)
4.9基于数据采集卡温度测控仪的历史报表窗口的设计 (1)
4.10基于数据采集卡温度测控仪的温度与电量之间转换画面的设计 (1)
4.11基于数据采集卡温度测控仪的温度恒温测控曲线画面的设计 (1)
4.12基于数据采集卡温度测控仪的运行画面切换的设计 (1)
5 将温度测控仪组态界面采用I/O变量与外部设备的连接 (1)
5.1组态王工程界面与数据采集卡通讯的基础设置 (1)
5.2组态王与数据采集卡通讯非开关量的设置 (1)
5.3组态王与数据采集卡通讯开关量的设置 (1)
5.4数据采集卡与实际设备控制连接方式及电路 (1)
5.4.1 数据采集卡输入端与传感器的连接及电路 (1)
5.4.2 数据采集卡输出端与电器开关的连接及电路 (1)
结论 (1)
致谢 (1)
参考文献 (1)
附录A 原文 (1)
附录B 译文 (1)
附录C PCI-1711板卡内部管脚图 (1)
附录D 底层控制轨范流程图 (1)
附录E 底层控制轨范编写 (1)
附录F 板卡PCI-1711输入端口与传感器备接线图 (1)
附录G 板卡PCI-1711输出端口与低压电器设备接线图 (1)
绪论
（1）课题的发展现状
随着科技的发展。

对系统进行远程监控已经是自动化专业的主流。

温度测控仪就是一种可以对温度进行进程或远程测量并控制的仪器。

温度测控仪的用途十分广泛。

温度测控仪可以应用于社会中的各个范畴：
①温度测控仪可以用于药品办理中。

在疫苗、菌苗等生物制品从制药厂成品仓库发运到给有关人群接种的冷链储运的过程中，通过对其所处环境温度的监测记录，可以确认其质量，包管免疫接种效果。

智能温度记录仪便当、可靠地解决了这一问题。

②温度测控仪可以用于食品存储运输过程中。

由于食品储运过程时间并不是一个短期问题，但食品保留中的温湿度又是包管食品安全的一项重要指标，直接影响菌落的发展。

采用温度记录仪，按照一系列数据，研究食品温度变化的时间段，分析导致变化的因素，逐步改善生产、运输和储存环境，包管安全食品进入消费者口中。

③温度测控仪可以用于博物馆文物、档案办理。

档案的纸张在温湿度适宜的条件可以多存放一些时间，而一旦温度条件遭到粉碎纸张将要变脆，重要资料也将随之荡然无存，对档案馆进行温湿度纪录是必要的，可以预防恶性变乱的发生。

使用温湿度记录仪将使温度纪录的工作得以简化，也将节约文物保管的成本，使这一工作得以科学化，不受到过多的报答因素的干扰。

包管了对艺术品的最小粉碎的前提下，文物，包孕其色彩、形状不受损毁。

④温度测控仪可以用于农业及畜牧业的应用。

农业及畜牧业生产，尤其一些经济作物的生产，在其幼苗期要详细记录温度值。

而在农业应用中，由于恶劣环境——肥料、粪便等造成的酸碱性环境使湿度产品漂移超出其他环境，这样就要求湿敏电容漂移较小、整机校准便当。

⑤温度测控仪还可用于锅炉加热送温监测。

锅炉加热送温登范畴,起到控制炉体内温度感化。

目前检测温度一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器。

这种传感器至仪表之间一般都要用专用的温度补偿导线；而温度补偿导线价格很贵，并且线路太长也会影响测量精度。

在实际应用中往往需要对较远处（1 km摆布）的温度信号进行监督。

现有的解决方案有很多，例如：在现场用智能仪表对温度信号进行测量，用计算机作上位机与智能仪表进行通信来实现远程温度监测。

采用这种方案要增加计算机设备及相关计算机软件。

可以采用温度记录仪对定点进行温度监测并记录及时了解遍地温度。

当然还
有其他的方式可以实现温度测控仪的功能[1]。

（2）本次课题研究的意义
随着现代自动化技术的日新月异，工业自动化产品的性能日益加强，而价格也因电子技术的高速发展而不断下降。

对原有的设备的电器控制可以高性价比进行改善，通过采用先进的控制技术和驱动技术，使设备的运行更加节能、高效、安全可靠。

信息时代人们从事的任何生产和科学实验等活动中，主要依靠对信息资源的开发、获取、传输和处理，这一系列工作的根本都离不开信息的采集感知、获取与检测。

在工程中，需要有传感器与多台仪表组合在一起，才能完成信号的检测，这样便形成了测量系统。

尤其是随着计算机技术及信息处理技术的发展，测量系统所涉及的内容也不断得以充实。

本次设计“基于数据采集卡温度测控仪”就是一个更加节能、高效、安全可靠的设备的设计。

组成了一个具有准确性、操作简单的测量系统。

（3）“基于数据采集卡温度测控仪的设计”主要内容
本论文主要内容是基于数据采集卡温度测控仪的设计，温度测控仪在锅炉加热送温等范畴起到控制锅炉体内温度的感化。

目前检测温度一般采用热电偶或热敏电阻作为传感器。

这种传感器至仪表之间一般都要采用专用的温度补偿导线。

本次设计就是应用计算机做上位机与板卡和智能仪表的结合来实现温度测控仪的功能。

及时了解遍地的温度情况。

目的为提高锅炉温度控制系统的性能，使显示与控制在同一台工控机上实现，获得简单、经济的锅炉温度控制系统。

利用台湾研华公司的数据采集卡PCI-1711板卡和北京亚控公司的组态王6.5软件联合设计并实现温度纪录并实现对温度进行恒温控制。

并对温度进行实时和历史纪录。

随着工作环境的变化而用人工调好所需温度的度数，然后相对稳定的电压来通电加热，勉强运作，但这不是自动控温。

当需要控温的关键很多时，就会手忙脚乱。

这样，调压器就派不上用场，因为靠人工不能同时调节那么多需要温控的关键，只有采用恒温控制技术，才能解决这个问题，使操作得心应手，运行畅顺。

要解决温度控制这个问题，采用恒温控制技术，是明智的选择[2]。

（4）“基于数据采集卡温度测控仪的设计”论文内容分布结构
本设计内容或者结构是：
第一章主要介绍本次设计的主要思路。

采用什么设计原则，基于什么思想上构思出这套“基于数据采集卡温度测控仪的设计”思路的。

第二章主要介绍基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的硬件设备的型号。

如
何选择温度传感器与液位传感器，确定温度传感器与液位传感器的精度等技术参数。

如何选用板卡.采用的板卡的型号。

第三章主要介绍基于数据采集卡温度测控仪中采用的软件。

选用组态王6.5软件的感化。

以及功能。

第四章主要介绍如何设计并完成“基于数据采集卡温度测控仪的设计”课题的组态画面。

第五章主要内容是如何将温度测控仪组态界面采用I/O变量与外部设备的连接。

如何设置外部的开关量与非开关量的。

1 基于数据采集卡温度测控仪的设计思路及所需设备
1.1 基于数据采集卡温度测控仪的设计思路及主要内容
1.1.1 基于数据采集卡温度测控仪的设计思路
采用台湾研华科技有限公司生产的型号为PCI-1711数据采集卡和北京亚控公司开发的国产组态软件组态王6.5工程模拟软件。

通过温度传感器把传感器采集到的温度通过安装有台湾研华科技有限公司生产的PCI-1711型号的数据采集卡的工控机与安装有北京亚控公司开发的国产组态软件组态王6.5工程模拟软件的计算机相连。

在计算机安装的组态王6.5软件中创建各种测控功能工作窗口。

并在组态王中的应用语言编程中进行合理的编程。

使其能够达到温度纪录和控制的目的[3]。

1.1.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计的主要内容
本论文主要内容是基于数据采集卡温度测控仪的设计，温度测控仪在锅炉加热送温等范畴起到控制锅炉体内温度的感化。

本次设计就是应用计算机做上位机与板卡和智能仪表的结合来实现温度测控仪的功能，及时了解遍地的温度情况。

目的为提高锅炉温度控制系统的性能，使显示与控制在同一台工控机上实现，获得简单、经济的锅炉温度控制系统。

本温度控制系统硬件采用通用的工控机，同时配备必要的基本板卡；软件系统选用国产的组态王软件，利用其自带的命令语言，使用先进的控制算法实现了温度控制功能，使锅炉温度控制系统运行状态稳定。

结果使温度控制系统可靠性较高，成本较低，便于维护，兼容性好，运行效果良好。

结论该系统对建立小型的锅炉温度控制系统，分外是对旧系统的改造，具有很强的适用性，性能可靠且可大大降低成本。

利用所设计的温度测控仪仿制某一数据采集系统。

实现线性化温度恒温测控操作。

了解研华公司PCI-1711型号板卡的内部管脚等。

在组态王6.5软件中能够整理出编程变量地址一览表。

设计组态操作界面、温度测控实时报表与历史报表的操作、实时报警窗口、温度实时曲线等功能画面，并对检测出的温度曲线进行控制编程，实现温度的恒温控制。

1.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中所需技术和物质条件
（1）具有必然的理论基础。

了解传感器检测方面的知识。

了解组态软件的知识。

具有必然的逻辑思维。

懂得工艺流程。

（2）软件方面
了解北京亚控公司开发的组态王6.5软件，并懂得其内部的命令语言编程。

（3）硬件方面
温度、液位传感器，台湾公司生产的型号PCI-1711的数据采集卡（板卡），通信电缆，工控机，计算机。

（4）所需测量器材
可调式直流电压源，万用表[4]。

2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的硬件设备
2.1 基于温度测控仪的设计中传感器的选用
2.1.1 传感器与监测技术理论
信息时代人们从事的任何生产和科学实验等活动中，主要依靠对信息资源的开发、获取、传输和处理，这一系列工作的根本都离不开信息的采集感知、获取与检测。

传感器就是处于研究对象与测控系统的中介位置，一切科学实验和生产过程，分外是自动控制系统要获取的信息，都要通过传感器将其转换为容易传输与处理的电信号。

在工程实践和科学实验中提出的检测任务是正确及时地掌握各种信息，大大都情况下是要获取被测对象信息的大小，即被测量的大小。

这样，信息采集的主要含义就是测量，取得测量数据。

“测量系统”这一概念是传感技术发展到必然阶段的产物。

在工程中，需要有传感器与多台仪表组合在一起，才能完成信号的检测，这样便形成了测量系统。

尤其是随着计算机技术及信息处理技术的发展，测量系统所涉及的内容也不断得以充实。

为了更好地掌握传感器，需要对测量的基本概念，测量系统的特性，测量误差及数据处理等方面的理论及工程方式进行学习和研究，只有了解和掌握了这些基本理论，才能更有效地完成检测任务。

2.1.2 传感器的组成原理
传感器的输出信号凡是是电量，输出信号的形式由传感器的原理确定。

凡是传感器由敏感元件和转换元件组成。

其中，敏感元件是指传感器中能直接感触感染或响应被测量的部分。

转换元件是指传感器中将敏感元件感触感染或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。

由于传感器的输出信号一般都很微弱，因此需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。

随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用，传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体里或与敏感元件一起集成在同一芯片上。

此外，信号调理转换电路以及传感器工作必需有辅助的电源，因此，信号调理转换电路以及所需的电源都应作为传感器组成的一部分。

传感器组成框图如图2.1所示[5]。

图2.1 传感器组成框图
2.1.3 基于数据采集卡温度纪录仪的设计中所使用的传感器型号
（1）传感其产品概述
①温度变送器是DDZ系列电动单元组合仪表的主要品种之一，按测温元件分歧可分为热电偶变送器和热电阻变送器，它采用二线制传输方式，即电源输入和信号输出为相同的两根普通导线。

两线制温度变送器的主要功能是把传感器所测得的信号转换成与温度成线性关系的4~20mA、0~10mA、0~5V、1~5V等输出信号，远程传给控制室仪表作指示、记录、调节。

该变送器可直接安装在热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，广泛应用于工业生产过程控制范畴。

②液位传感器本设计中使用FB0803W投入式液位变送器，扩散硅投入式液位变送器，本液位变送器是基于所测液体静压与信号。

投入式液位变送该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电器的传感器部分可直接投入到液体中。

（2）温度传感器与液位传感器的特点
①温度变送器采用二线制结构节省了补偿导线，降低了安装费用，热电偶变送器具有冷端温度自动补偿功能，无须外接冷端补偿器，测量精度高，功耗小，使用安全，工作稳定，4~20mA输出，提高了传输过程中的抗干扰能力，传输距离远，采用优良的环氧树脂密封结构具有耐震、防潮等优点，适用于恶劣场所的使用。

②FB0803W投入式液位变送器是将高可靠性、高精度的OEM传感器装入不锈钢壳体内，构成壳体顶部的钢帽起庇护传感器膜片的感化，也能使流体通畅的按触到膜片，防护电缆与壳体密封连接，电缆内有通气管，使传感器背压腔与电缆出口的大气相通，确保了测量的精度[6]。

（3）温度传感器与液位传感器的主要技术参数
①温度传感器的主要技术参数
测量范围：0~300摄氏度。

工作电压：24VDC。

输出信号：4~20mA。

基本误差：0.5%FS，0.2%FS。

②液位传感其的主要技术参数
测量范围：1，2，5，10，20，50，100，200 mH2O。

供电电源：≤2.0mADC。

基本误差：0.1%FS(最小)，0.25%FS(典型)，0.5%FS(最大)。

2.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中数据采集卡的选用
2.2.1 数据采集卡的简介
数据采集卡就是把模拟信号转换成数字信号的设备，其核心就是A/D芯片。

数据采集(DAQ)，是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。

数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。

凡是，必需在数据采集设备采集之前调制传感器信号，包孕对其进行增益或衰减和隔离，放大，滤波等。

对待某些传感器，还需要提供激励信号[7]。

数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash等总线接入个人计算机。

按照采集信号的类型分：模拟量输入输出、数字量输入输出、按时/计数等三种。

2.2.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中板卡型号PCI-1711
PCI-1711/1711L是一款功能强大的低成本多功能PCI总线数据采集卡。

PCI-1711有2路模拟量输出通道，PCI-1711L没有模拟量输出通道。

用户可以在PCI-1711和PCI-1711L 之间选择能够满足实际需要又节约成本的数据采集卡。

本设计采用PCI-1711数据采集卡。

2.2.3 PCI-1711板卡的特点
（1）16路单端或8路差分模拟量输入。

（2）12位A/D转换器，采用数率可达100KHz。

（3）每个通道的增益可编程。

（4）16路数字量输入及16路数字量输出。

（5）2路12位模拟量输出（仅PCI-1711）。

2.2.4 PCI-1711板卡的内部管脚示意图
PCI-1711数据采集卡管脚示意图，如附录C所示[8]。

（注意：PCI-1711L/1711L没有23~25和57~59管脚功能）
3 基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的软件
3.1 组态王软件产生的背景
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（DistributedControlSystem简称DCS）的泛起才开始被泛博的生产过程自动化技术人员所熟知的。

在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包孕工控机）比拟以前的专用系统具有的优势日趋明显。

这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地获得技术方面的支持。

在PC技术向工业控制范畴的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。

组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且凡是应提供分布式数据办理和网络功能。

对应于原有的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立本身的HMI的软件工具，或开发环境。

在组态软件泛起之前，工控范畴的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，凡是是封锁的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。

组态软件的泛起，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合本身的应用系统。

随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O 设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。

3.2 基于数据采集卡温度测控仪的设计中采用的组态王6.5软件及特点
本设计中采用北京亚控科技有限公司研发的“组态王6.5”工程组态软件。

该组态软件使用便当，功能强大，性能优异，软件稳定，质量可靠。

在性能方面具有以下特点：（1）组态王6.5软件随着Internet科技日益渗透到生产、生活的各个范畴，自动化软件的e趋势已发展成为整合IT与工厂自动化的关键。

（2）性能卓越的分布式高速历史库，柔性结构，按需配置。

过程数据的存储功能
对于任何一个工业自动化系统来说都是至关重要的，随着自动化程度的进一步普及和提高，用户对重要数据的存储和使用的要求也越来越高。

组态王6.5在这方面获得了突破。

（3）基于组态王的分布式多媒体报警应用系统。

对于一个工厂自动化系统来说，关键参数的实时状态跟踪是至关重要的，报警功能作为实现的手段是必弗成少的。

（4）画面改善。

支持大画面、导航图。

便当的变量替换。

自定义菜单。

丰富的提示文本。

任意选择画面中的图素。

3.3 组态王6.5软件在本次设计中的感化
组态王6.5软件在本次设计中实现了工程模拟的感化。

在基于数据采集卡温度测控仪的设计中，利用组态王6.5软件实现了工程的测控界面，对工程中测得的温度进行曲线监控的界面，实现温度实时报表与历史报表的测控界面。

温度测控仪表所对应的电压表之间的数值转换关系界面。

温度恒温控制的界面等。

最后采用组态王6.5强大的通讯功能与板卡连接，与外部设备通讯，实现控制功能。