基于虛擬儀器的電阻爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全文預(yù)覽

　　

【正文】 定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制信號去推動執(zhí)行器。因此，熱電偶的劣化現(xiàn)象是不可避免的。四、熱電偶的劣化。因此，最好選擇響應(yīng)快的傳感器。熱響應(yīng)時間要取決于傳感器的結(jié)構(gòu)及測量條件，差別極大。對于實(shí)際工程測溫，其插入深度還應(yīng)考慮被測介質(zhì)的靜止或流動狀態(tài)，如果是流動的液體或氣體，可以不受上述條件限制，插入深度可適當(dāng)淺一些，具體數(shù)值由實(shí)際情況分析確定。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(guān)。測溫元件應(yīng)安裝在測量值能代表被測介質(zhì)溫度的位置，不得裝在管道和設(shè)備的死角，且不應(yīng)受到劇烈震動和沖擊。理論與實(shí)驗(yàn)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(jìn)行線性插值，可以實(shí)現(xiàn)熱電偶的高精度測溫。實(shí)驗(yàn)在 CSY2022C 型傳感器實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)臺提供了加熱源( 200℃可調(diào))，高精度溫度控制儀， K，E 型熱電偶，集成溫度傳感器 AD590，調(diào)理電路模板等實(shí)驗(yàn)器件。圖 熱電偶測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的運(yùn)算、存儲、顯示以及文件管理等智能功能，可以把傳統(tǒng)儀器的功能軟件化。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。℃，為測量溫度的 % ； 級在 0 1200℃之間，其誤差為177。AD590 是一種電流型的溫度傳感器，因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力，使用于計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離溫度測量和控制，遠(yuǎn)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(dǎo)線上的壓降一般不影響測量精度，而且不需要溫度補(bǔ)償和專門的的線性電路，由于 AD590 上述的優(yōu)點(diǎn)，使其在溫度測量領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。熱電偶由于熱電勢小、靈敏度低，在常溫區(qū)的溫度測量精度不高， 盡管其對溫度變化反應(yīng)靈敏，但其非線性太大而影響測量精度。它們被稱為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶。如果不對這種變化進(jìn)行補(bǔ)償，即使測量端的溫度恒定不變，由于冷端溫度的變化，也會使輸出電勢發(fā)生相應(yīng)的變化，舊時很多儀表因?yàn)榭紤]沒有考慮冷端溫度補(bǔ)償功能，故實(shí)際誤差較大，有時高達(dá) 50℃。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xué)模型，也是控制算法，它是控制系統(tǒng)的核心。為檢驗(yàn)建模結(jié)果的準(zhǔn)確度，選取一系列控制參數(shù)，分別帶入遠(yuǎn)程仿真系統(tǒng)和實(shí)際遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，將獲得的仿真結(jié)果和實(shí)際控制效果曲線加以比較。 模型的檢驗(yàn) 。與其他地方相比，本方法不是憑借階躍響應(yīng)曲線上孤立的兩個點(diǎn)的數(shù)值進(jìn)行擬合，而是根據(jù)整個曲線的態(tài)勢進(jìn)行擬合，可以得到較好的擬合效果。采用 NI 的 LabVIEW/WEB Server 技術(shù)和 Datasocket 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)診斷對象的遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控。下面列舉了 LabVIEW 及 NI 其它技術(shù)在虛擬儀器領(lǐng)域的一些應(yīng)用例子，從中，可以體會到 LabVIEW 應(yīng)用范圍之廣，及它在虛擬儀器領(lǐng)域的重要地位：航空工業(yè)—基于 PXI 總線的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺綜合測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；工業(yè)控制—基于 LabVIEW 和 PXI 平臺的焊機(jī)自動測試系統(tǒng)；消費(fèi)電子—使用LabVIEW 和 FieldPoint 構(gòu)建洗碗機(jī)模糊控制開發(fā)測試平臺；通信領(lǐng)域—基于虛擬儀器技術(shù)的短波電臺自動測試系統(tǒng)；材料工程—基于分行理論的高效機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)；生物科技—采用 LabVIEW 和 SCXI 信號調(diào)理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)昆蟲足力測試實(shí)驗(yàn)；研究開發(fā)—NI 測控技術(shù)在水下聲波測控中的應(yīng)用；工業(yè)控制— 基于虛擬儀器技術(shù)的高速電池分解線數(shù)控系統(tǒng)建造；汽車工業(yè)—燃料電池發(fā)動機(jī)智能測試平臺；土木工程—應(yīng)用 NI 技術(shù)快速構(gòu)建土木工程在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案；高校/教育 —基于虛擬儀器技術(shù)小試件材料彈性常數(shù)測試系統(tǒng)的開發(fā)；道路橋梁—基于 PXI 和 SCXI 的多傳感器橋梁遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。這種思想對從根本上改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理成本，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有重要的參考價值。電子儀器與測試實(shí)驗(yàn)室是高等工科院校必備的教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件。傳統(tǒng)臺式儀器制造水平不僅取決于設(shè)計(jì)，還依賴于工藝和加工水平，因此短期內(nèi)提高是有一定困難的。是否具備各種先進(jìn)和高性能儀器，對整個國家的科技開發(fā)能力，國防高科技水平和工業(yè)現(xiàn)代化水平都有直接或潛在的重要影響。虛擬儀器設(shè)計(jì)所采用的圖形化編程語言，十分適合工程師應(yīng)用，有利于提高企業(yè)自主開發(fā)和管理項(xiàng)目的能力，降低工業(yè)自動化技術(shù)改造的成本。我國工業(yè)基礎(chǔ)比較落后，工業(yè)自動化程度遠(yuǎn)不能滿足市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的要求。虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）11算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣泛。 虛擬儀器的應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶自己定義儀器系統(tǒng)功能，且定義的功能也比較靈活，也很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。如今，許多插卡式的數(shù)據(jù)采集主板同時還設(shè)置了技術(shù)先進(jìn)的直接存儲器存取時以及兼容于多種主板的觸發(fā)功能，增強(qiáng)了主板之間的同步性和信號結(jié)合性。以一臺高性能儀器為例，用戶可以裝配一臺裝有基于硬件和軟件部分的個人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為專門的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)虛擬儀器。同時，虛擬儀器面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受“標(biāo)準(zhǔn)件”和“加工工藝”的限制，他們是由編程來實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的認(rèn)知要求和操作要求，設(shè)計(jì)儀器面板。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，最直觀的區(qū)別就是與用戶進(jìn)行交互的面板。前面板包括旋鈕、按鈕、圖形和其它的控制(controls)與顯示對象(indieators) 。用戶不必學(xué)習(xí)各種儀器的低級編程協(xié)議，從而簡化了儀器的控制，縮短了開發(fā)時間，提高了生產(chǎn)效率。這樣，不僅簡化了開發(fā)過程，而且可生成按編譯速度執(zhí)行的可復(fù)用代碼。(2)靈活的儀器將 LabVIEW 與一般的數(shù)據(jù)采集及儀器加以組合，可以設(shè)計(jì)出靈活的虛擬儀器，并可以隨時將儀器系統(tǒng)移植到最適用的平臺上使用。LabVIEW 是一個面向最終用戶的工具，它可以增強(qiáng)用戶構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑，使用它進(jìn)行原理研究、設(shè)計(jì)、測試并實(shí)現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率，其主要特點(diǎn)可歸納為如下幾點(diǎn)：(l)簡單的方案。LabVIEW 作為一內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）8種強(qiáng)大的虛擬儀器開發(fā)平臺，被視為一個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。 虛擬儀器的開發(fā)平臺—LabVIEW LabVIEW 是一種圖形化的編程語言，它是由美國 NI 公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，各種專用儀器開發(fā)系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大和完善。其中，PCDAQ系統(tǒng)是構(gòu)成 Vl 的最基本的方式，也是最廉價的方式。③VXI 系統(tǒng): 以 VXI標(biāo)準(zhǔn)總線儀器模塊與計(jì)算機(jī)為儀器硬件平臺組成的虛擬儀器測試系統(tǒng)。虛擬儀器的構(gòu)成方式主要有五類。(l)通用儀器硬內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）7件平臺。此外，用基于軟件體系結(jié)構(gòu)的虛擬儀器代替基于硬件體系結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)儀器，還可以大大節(jié)約儀器的購買和維護(hù)費(fèi)用。(4)開放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。(2)突出“軟件就是儀器’的概念。在虛擬儀器中計(jì)算機(jī)處于核心地位，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和測試系統(tǒng)更緊密的結(jié)合，形成了一個有機(jī)整體，使得儀器的結(jié)構(gòu)概念和設(shè)計(jì)觀點(diǎn)等都發(fā)生了突破性的變化。在系統(tǒng)集成后，對被測對象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、顯示，組建自己所需要的儀器。利用虛擬儀器技術(shù)建立的測試系統(tǒng)提高了測量精度、測量速度，減少了開關(guān)、電纜，系統(tǒng)易擴(kuò)充、易修改，使得測試系統(tǒng)體積小、靈活方便、成本低、效率高，成為現(xiàn)代測試系統(tǒng)發(fā)展的主流。在測試系統(tǒng)和儀器設(shè)計(jì)中盡量用軟件代替硬件，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展傳統(tǒng)測試系統(tǒng)與儀器的功能。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源，通過計(jì)算機(jī)總線與外圍通用硬件設(shè)備構(gòu)筑了功能更豐富、處理速度更快、測量效率更高、可擴(kuò)展性更好的儀器系統(tǒng)。 文研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)電阻爐具有高度非線性、大時滯、大慣性、時變性等特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的 PID 控制雖然結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)，卻依賴于被控對象精確的數(shù)學(xué)模型且無法保證控制精度。(4)介紹電阻爐溫度控制系統(tǒng)硬件組成，晶閘管技術(shù)及建立控制對象數(shù)學(xué)模型。利用虛擬儀器的巨大優(yōu)越性，改善電阻爐溫度的控制品質(zhì)，提高控制效果。因而，對生產(chǎn)工藝的研究很困難，因此造成產(chǎn)品質(zhì)量低、廢品率高、工作人員的勞動強(qiáng)度大、勞動效率低、這些都縮減了企業(yè)的效益。總之，我國的電阻爐的控制設(shè)備的現(xiàn)狀不容樂觀，它主要有以下特點(diǎn)：一小部分比較先進(jìn)的設(shè)備和大部分比較落后的設(shè)備并存。用于熔化易熔金屬（鉛、鉛鉍合金、鋁和鎂及其合金等）的電阻爐，可做成坩堝爐；或做成有熔池的反射爐，在爐頂上裝設(shè)電熱體。一般電源電壓 220 伏或 380 伏，必要時配置可調(diào)節(jié)電壓的中間變壓器。采用這種爐子加熱時應(yīng)注意：(1)物料加熱均勻，要求物料各部位的導(dǎo)電截面和電導(dǎo)率一致；(2)由于物料自身電阻相當(dāng)小，為達(dá)到所需的電熱功率，工作電流相當(dāng)大，因此送電電極和物料接觸要好，以免起電弧燒損物料，而且送電母線的電阻要小，以減少電路損失；(3)在供交流電時，要合理配置短網(wǎng)，以免感抗過大而使功率因數(shù)過低。按電熱產(chǎn)生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。電阻爐是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱或熔化工件物料的熱加工設(shè)備。首先，控溫精度要高。隨著計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)在工業(yè)自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)儀表的功能越來越強(qiáng)大，在高新技術(shù)的推動下，作為工業(yè)主要技術(shù)工具的控制儀表正跨入真正的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化時代。 PID controller。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；PID 控制器；自整定內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）IIResistance Furnace Temperature Control SystemBased on Virtual InstrumentAbstractResistance furnace was widely used in industrial production, whose effect of the temperature control has a direct impact on productivity and product quality, thus a high quality of temperature control system is demanded. Industry Resistance furnace used to use conventional PID control, PID controller is one of the earliest control strategies and it is simple in structure, easy to implement, effective to control。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器具有功能更豐富、處理速度更快、測量效率更高、可擴(kuò)充性更好的優(yōu)點(diǎn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于虛擬儀器的電阻爐溫度控制系統(tǒng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）I摘要電阻爐被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，它的溫度控制效果直接影響到生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，因而對溫度控制系統(tǒng)的要求很高。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，虛擬儀器實(shí)現(xiàn)了在傳統(tǒng)測試?yán)碚摵涂刂品椒ㄉ系母锩酝黄啤Ｔ敿?xì)地論述了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，其中包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波等功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 In this paper, we use incremental PID control algorithm for autotuning parameters.As product of bination of the puter technology and modern equipment technology,it make a revolutionary breakthrough from traditional test and measurement methods .Compared with traditional instruments, virtual instrument has a more featurerich, faster processing speed, more effective measurement, the advantage of better this paper, the virtual instrument and intelligent temperature control is bined, we use LabVIEW to develop a set of selftuning PID control algorithm of the temperature control system. Paper provides an overview of the development of intelligent temperature control and the status , describes the development of virtual instrumentation and its salient features. Detailing the system design and implementation, including data acquisition, data processing, digital filtering and other functions of the D