多路温度检测.显示与报警系统设计

课程设计报告

课题多路温度检测、显示与报警系统设计小组成员

指导老师

目录

一、前言²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

二、方案论证²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

2.1测温元件的选择²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

2.1.1热电偶和热电阻的选择²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²1

2.1.2热电偶的分类²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²2

2.2采集模块的选择²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²3

2.2.1多功能采集卡²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²3

2.2.2 USB采集卡²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²4

2.2.3采集模块ADAM-4000系列²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²4

2.2.4采集模块ADAM-5000系列²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²5

三、硬件电路设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²6

3.1系统结构方框图²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²7

3.2采集模块与主机电路²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²7

3.3采集模块与设备电路²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²8

四、软件设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²9

4.1组态界面的设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²9

4.2报警系统的设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²9

4.3实时温度数据曲线的设计²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²²11

多路温度检测、显示与报警系统设计

一、概述

随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业和人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色，它对人们的生活具有巨大的意义。

在工业生产和日常生活中，经常要对温度进行测量和控制，并且有时是多个点进行温度测量，比如冷库温度监控、环境温度测量等。在这种情况下多点温度检测系统应运而生。多点温度检测系统通常能对多个工作点进行温度检测，显示当前温度，并且能够对温度进行存储和报警，还能将温度上传到PC机上进行后续处理。本次课程设计将采用研华数据采集卡ADAM-5000,选用K型镍铬-镍硅热电偶，利用组态软件MCGS和通过计算机，完成6点温度的检测、显示和报警系统。

任务要求：

采用研华数据采集卡ADAM-5000，选用合适的测温元件，利用组态软件MCGS和通过计算机，完成10点温度的检测、显示与报警系统。

⑴测温范围及报警要求

⑵自动连续读取并显示温度测量值，测绘测量温度实时变化曲线；

⑶统计采集的温度平均值，最大值与最小值；

⑷实现温度上、下限报警。

二、方案论证

2.1测温元件的选择

2.1热电偶和热电阻的选择

热电阻温度计是基于热电阻效应而工作的。所谓热电阻效应，是指电阻体阻值随温度变化而变化的性质。热电阻温度计由热电阻温度传感器、连接导线和显示仪表等组成。

热电偶温度计是基于热点效应而工作的。所谓热点效应，是指两种不同的导体或半导体材料组成闭合回路，如果两个节点处的温度不一样，则回路中就会产生电流。热电偶具有结构简单、制作方便、测量范围广、准确度高等优点。

一般在T<500℃的中、低温区，如家用及汽车行业用的较多的是热电阻或热敏电阻。在T>500℃高温区，如冶金炉窑等热工设备的在线检测中选用较多的是热电偶。本次设计要求在0至1000℃中进行多点温度检测，基于以上原因宜选用热电偶温度计。

2.1.2热电偶的分类

长期以来，各国先后生产的热电偶的种类就几百种，应用较广的有几十种，而国际电工委员会推荐的工业用标准热电偶分为八种，其分度号为S、R、B、K、N、T、E、J。

A 铂铑10-铂热电偶（分度号为S）

该热电偶正极的名义成分为含铑10%的铂铑合金，负极为纯铂。它的特点是热点性能稳定，抗氧化性强，宜在氧化性，惰性气氛中连续使用。长期使用温度为1400℃，短期使用为1600℃。但是该热电偶的热电势率较小，灵敏度低，高温下机械强度下降，对污染非常敏感，贵金属材料昂贵，所以不宜采用。

B 镍铬-铜镍热电偶（分度号为E）

在常用热电偶中其热电动势率最大，在-200℃时其热电动势率喂25µV/℃,至700℃时为80µV/℃，比K型热电偶高一倍，它在-250~870℃范围内的氧化性，惰性气氛中连续使用。但是不能在高温中直接作用于硫，还原性气氛中，热电势均匀性交叉，因此也不宜采用。

C镍铬-镍硅热电偶（分度号为K）

该热电偶的正极为10%的镍铬合金，负极为3%的镍硅合金。它的负极亲磁，因此用磁铁可鉴别出热电偶的正负极。它的特点是使用温度范围宽，高温下性能较稳定，热电动势与温度的关系近似线性，价格便宜。长期使用温度为1000摄氏度。

因为本次设计的温度范围在0至1000℃之间，又因为K型热电偶使用温度广，高温下性能稳定，而价格又便宜，综合考虑本次试验采用K型热电偶较为合适。

2.2采集模块的选择

采集模块是将温度信号转换成模拟信号，提供给显示仪表，和上位机以及温度探头通讯。上位机可以实时的从模块中读取n路温度值。采集模块有许多类型，比如ADAM-5000系列、ADAM-4000系列、多功能采集卡、USB采集卡等等。

2.2.1多功能采集卡

PCI-1711多更能经济型采集卡是一款功能强大的多功能低成本的PCI总线数据采集卡。PCI-1711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求而又节约成本的数据采集卡。它的主要特点是12位A/D转换器，采样速率可达100kHz，16路单端模拟量输入，板载1K采样，FIFO缓冲器，每个输入通道的增益可编程。

2.2.2 USB采集卡

USB采集卡是一种基于USB总线的数据采集卡，可直接插在计算机的USB接口上，构成实验室、产品质量检测中心等各种领域的数据采集、波形分析和处理系统。

USB-4700 系列由各种即插即用数据采集设备组成。您无须打开您的计算机机箱安装板卡，只需要将此模块插入计算机 USB 端口即可获取数据，非常高效实用。 USB4718 提供 16位分辨率 8 路热电偶输入，0.1% 输入范围精度，或 4~20mA 输入。USB-4718 工作可靠，结构坚固，适合各种工业应用。同时它使用经济，完全可以用于家居项目。USB-4716 是为任何具有 USB 端口的计算机增加测量和控制功