【正文】 ...................................................... 26 增量式 PID 控制器的程序流程圖 ............................................................................... 30 第五章 電阻爐溫度控制系統(tǒng)的硬件設計 ........................................................................ 32 控制系統(tǒng)的功能及結構 ................................................................................................. 32 數(shù)據(jù)采集卡 ..................................................................................................................... 33 系統(tǒng)設計原則 ................................................................................................................. 35 第六章 電阻爐溫度控制系統(tǒng)的軟件設計 ............................................................................ 36 軟件模塊化設計方法概述 ............................................................................................. 36 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明 書（畢業(yè)論文） VII 電阻爐溫度控制系統(tǒng)軟件總體設計 ............................................................................. 37 密碼驗證模塊 ................................................................................................................. 37 數(shù)據(jù)采集模塊 ................................................................................................................. 38 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換 ...................................................................................................... 38 數(shù)據(jù)采集 .................................................................................................................. 39 信號處理模塊 ................................................................................................................. 40 PID 控制器模塊 .......................................................................................................... 42 第七章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................................................... 44 參考文獻 .................................................................................................................................. 47 附錄 A： .................................................................................................................................. 49 附錄 B： ................................................................................................................................... 52 致 謝 ...................................................................................................................................... 53 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明 書（畢業(yè)論文） 1 第一章 引言 本課題的背景及 意義 隨著工業(yè)的發(fā)展，對金屬材料的性能提出了更多更高的要求，因而熱處理技術也向著優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、無公害方向發(fā)展。 本文把虛擬儀器與 智能溫度控制相結合，用LabVIEW 開發(fā)了一套自整定的 PID 控制算法的溫度控制系統(tǒng)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明 書（畢業(yè)論文） III 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明 書（畢業(yè)論文） II 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 ：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。論文 概述了智能溫度控制的發(fā)展與現(xiàn)狀，介紹了虛擬儀器的發(fā)展及其突出特點。 在鋼鐵 、 機械 、 石油化工 、 電力 、 工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中 ， 溫度是極為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一 ， 隨著工業(yè)過程對控溫精度要求的提高，測溫范圍也隨之變 廣 ，因此溫度控制 技術的研究是一個重要的研究課題 。而且，為了方便進行工藝的研究 ，需要能保存溫度數(shù)據(jù)。這種電阻爐可以把物料加熱到很高的溫度，例內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明 書（畢業(yè)論文） 2 如碳素材料石墨化電爐，能把物料加熱到超過 2500℃ 。對于品種單一、批料量大的物 料，宜采用連續(xù)式爐加熱?？刂凭纫蕾囉谠囼炚叩恼{(diào)節(jié)，控制精度不高，一旦生產(chǎn) 環(huán)境發(fā)生變化就需要重新設置。 (2)詳細介紹了虛擬儀器技術及本論文中用到的智能控制方法。 基于本次設計的局限性，該論文使用虛擬儀器 設計用戶界面和數(shù) 據(jù)采集功能，實現(xiàn)對電阻爐溫度的實時控制并取得良好的控制效果，這是電阻爐 溫度控制領域的難題，也是本文研究的重點。虛擬儀器是現(xiàn)代計算機軟件技術、通信技術和測量技術相結合的產(chǎn)物，它使得人類的測試技術進入了一個新的發(fā)展紀元。如今，隨著電測技術以及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，儀器技術必將沿著虛擬儀器方向發(fā)展。 (3)儀器由 用戶自己定義。它充分利用PC 機豐富的軟硬件資源快速建立數(shù)據(jù)采集應用系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)采集卡從外界采集各種信號，對信號進行實時存儲、實時顯示及離線分析。采用 PCI 計算機本身的總線，故將數(shù)采卡 (DAQ)插入計算機的空槽中即可。 虛擬儀器的核心是軟件，軟件開發(fā)平臺的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平。 LabVIEW 是一個帶有擴展功能庫和子程序庫的通用程序設計系統(tǒng)。此外， LabVIEW 按其易用的方式將復雜的任務包裝起來， 從而 使 復雜任務得到簡化。 (5)快速開發(fā)的 LabVIEW 為用戶提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。在流程圖中對 VI 進行編程，以控制和操作定義在前面板上的輸入和輸出功能。決定虛擬儀器具有傳統(tǒng)儀器不可能具有的特點的 根本原因在于“虛擬儀器的關鍵是軟件”。然而，技術的進步是以復雜性的提高為代價的，比起使用具有類似功能的一臺獨立儀器，用戶必須具備更多有關硬件方面的知識。虛擬儀器技術應用方式多種多樣，下面主要針對虛擬儀器技術在工業(yè)自動化，儀器制造和實驗室方面的應用前景和效益進行分析。 儀器產(chǎn)業(yè)改造 。這是采用高新技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的一個大有可為的領域。從日本的 Honda 汽車測試、澳洲的心臟起搏器設計 /驗證，到英國電信電話線路性能測試，全世界數(shù)以萬計的工程師和科學家們都在使用 NI 的產(chǎn)品達到他們共同的目的 —— 更快、更好、更省錢。盡管現(xiàn)在有TcP/IP， DDE 等技術可以現(xiàn)實應用程序間數(shù)據(jù)共享，但是這些技術大多數(shù)都不適用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的傳輸， Datasocket 編程技術能夠非常有效地解決上述的問題。首先必須承認辨識得到的模型只能是近 似的，不能期望會找到一個和實際過程完全一致的模型，如果模型的特性和實際過程基本一致，那么就認為模型是滿意的；檢驗模型的標準應該是模型的實際應用效果。在輸出端（冷端）溫度恒定的情況下，熱電偶的輸出電勢隨著熱端的溫 度增高而增大， 熱電勢的大小只與二支電極的材料及熱電偶兩端的溫差有關，而與電極的長度，直徑，氣壓和空氣濕度等無關。短期可以用于真空測溫 6001700 600800 8001700 鎳鉻 鑷硅 鎳鉻 鑷鋁 K 用于氧化和中性氣氛中測溫，但偶絲直徑不同， 其測溫范圍 200℃ 到 1300℃ ，不推薦在還原氣氛中使用。并且所用的元器件少，性能優(yōu)良，精度高，具有先進水平。因此，傳統(tǒng)補償方法在很多場合己經(jīng)不能適應現(xiàn)代測溫的要求。通過取樣電阻將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)放大后，由數(shù)據(jù)采集卡采集進入 PC。 一、 插入深度 。公稱通徑大于 250mm 時，插入深度宜為 100mm， 一般流體介質(zhì)管道的外徑小于等于 5 0 0mm 時，插入深度宜為管道外徑的 1/2 外徑大于 500mn 時，插入深度宜為300mm。對于溫度不斷變化的被測場所，尤其是瞬間變化過程，整個過程僅 1 秒鐘，則要求傳感器的響應時間在毫秒級。由金屬或合金構成的熱電偶，在高溫下其內(nèi)部晶粒要逐漸長大，合金中含有少量雜質(zhì)，其位置或形狀也將發(fā)生變化，而且，對周環(huán)環(huán)境中的還原或氧化性氣體也要發(fā)生反應。 四、 熱電偶的劣化 。熱響應時間要取決于傳感器的結構及測量條件，差別極大。例如，對高溫高壓蒸汽管道和一般流體介質(zhì)管道，插入深度與其公稱通徑或管道外徑的大小有關。 理論與實驗表明 ： 用集成溫度傳感器測量環(huán)境溫度，利用中間溫度定律和二次分度表查詢進行線性插值，可以實現(xiàn)熱電偶的高精度測溫。 圖 熱電偶測溫系統(tǒng)結構框圖 熱電偶采集被測溫度信號并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)儀表放大器放大， 濾波電路濾波后輸入到數(shù)據(jù)采集卡，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳給 PC。由于熱電偶熱電 勢和溫度之間的非線性以及冷端溫度的不穩(wěn)定，影響了測溫精度。 AD590是一種電流型的溫度傳感器， 因此具有較強的抗干擾能力，使用于計算機進行遠距離溫度測量和控制，遠距離信號傳遞時，可以采用一般的雙絞線來完成，其電阻比較大，因此不需要精密電源對其供電， 長導線上的 壓降一般不影響測量精度，而且不需要溫度補償和專門的的線性電路，由于 AD590 上述的優(yōu)點，使其在溫度測量領域得到極為廣泛的應用。它們被稱為標準熱電偶。系統(tǒng)結構圖如圖 所示：其中 G(S)為被控對象的傳遞函數(shù)， D（ S）為控制器的數(shù)學模型，也是控制算法，它是控制系統(tǒng)的核心。 模型的檢驗 。采用 NI 的 LabVIEW/WEB Server 技術和 Datasocket 技術可以實現(xiàn)診斷對象的遠程狀態(tài)監(jiān)控。這種思想對從根本上改變傳統(tǒng)實驗教學方法，降低實驗室建設與管理成 本，實現(xiàn)遠程