基于LABVIEW的温度压力控制系统

温度自动控制系统及压力检测系统实验

031130217

一、实验目的和内容

1.目的：

理解计算机测控系统的一般构成，掌握计算机测控系统软硬件的一般设计方法。通过实际应用，加深对Labview开发环境和实时控制的理解。 2.实验内容： I、温度控制：

（1）开关控件设定自动控制、手动控制模式；

（2）手动控制模式下，开关控件控制加热、降温，控件指示超温时报警； （3）自动控制模式下，数字设定详细的目标温度和阈值。温度检测结果高于（目标温度+阈值）则降温，低于（目标温度-阈值）则加热。不允许同时降温和加热，不允许频繁切换加热器工作状态；

（4）控件显示当前温度以及温度随时间的变化曲线。 II、压力检测：

（1）控件显示当前压力数值以及压力随时间变化曲线； （2）控件设置报警阈值。超过阈值则报警灯变红。 III、界面设置

包含参数设置、测量值处理和波形显示、控制量的输出显示等。

二、总体设计

基于Labview的温度控制器的设计，首先由集成温度传感器AD590产生的温度-电压信号输入到采集卡AI端，其次，由于本次课设只是运用有电压值模拟一个温度值，就在采集卡的输入端送给Labview一个0--5V的电压，通过传输到软件电路中，加以处理再进行应用。最后，通过前面板和程序框图的设计，完成设计要求。

至于电压检测系统部分，只需将采集的电压值经过一个简单的数值转换即可得到相应的质量值，然后连接显示输出即可。

三、硬件设计

1. 温度测量部分

本系统主要是对外界温度实现数据采集与自动控制，其硬件组成由下图所示所示：

温度 测控 对象 温度测量电路 温度控制电路 采 集 卡 计算机 LabVIEW

它主要由温度测量电路、温度控制电路、一块基于PCI总线的多功能数据采集卡及相应的

软件组成。其工作过程如下：温度信号由集成温度传感器AD590转换为电压信号，AD590集成温度传感器把温度信号转化为电压信号后送至数据采集卡的A/D通道，电压信号通过数据采集卡进入计算机，计算机利用LabVIEW程序对输入的数据进行分析处理，对温度的高低进行自动控制，并将测量的温度结果显示出来。 硬件连接图如下：

2 . 压力测量部分

利用桥路（应变片）压力传感器实现R-V物理量变换，将压力传感器输出的小信号经过放大和低通滤波后，送到A/D转换器。加压和降压通过加减砝码来控制。压力实验只需在运行程序后直接加重物（如砝码）在实验机上即可，此时压力显示将会有相应数值。特别注意，压力的最大值是500g，超过将会报警，切勿加过多重物，否则可能导致元件损坏。

四、软件设计

在软件程序设计中，由于从DAQ出来的电压值是0～5V的随机值，所以要利用从DAQ出来的电压值乘以15.3来模拟0～76.5℃的温度采集值，该温度采集值一方面送至波形图表和数值显示控件以及温度计来显示现场的温度。另一方面通过“大于”函数与设定的临界值比较，当采集值小于设定温度值时，执行条件结构帧为“真”的程序，由于现场温度值小于我们设定的温度值，所以我们要对外界的低温物体进行加热，然后快点达到我们设定的温度。升温的这过程是用调节方波的占空比来实现，用设定值减去采集值的温差来作为方波的占空比。如果采集值大于设定温度值时，就执行条件结构帧为“假”的程序，

当采集值大于设定温度值时，点亮报警指示灯，这时就说明需要对外界物体进行降温来达到我设置的温度，降温这过程也是通过调节方波的占空比来实现，用设定值减去采集值的温差然后再取一下负数来作为方波的占空比。

温度控制器的软件流程图如下图所示：

开始 进入虚拟仪器软件 启动DAQ 设置DAQ的工作参数 设置工作温度 报警 外加温度值与设定值比较 Y 超过预设温度？ N 执行条件结构的假 执行条件结构的真 降温 显示 升温 结束

虚拟温度控制器及压力检测系统的前面版如图1所示： 温度控制器及压力检测系统的完整程序框图如图2所示：

图1 温度控制器及压力检测系统前面版 图2 温度控制器及压力检测系统程序框图

五、系统调试说明

本着由易到难的思路，此次系统调试分为以下几个步骤：

(1)、建立一个模拟输入通道，读取到标准砝码产生压力对应的电压，经过标度变换把标准砝码实际质量显示出来。

(2)、建立一个模拟输出通道，自行写出一个电压，实现对温控系统加热、冷却的开环控制，即使其能够升温、降温。

(3)、采取直接控制的方法对温控系统实现闭环控制，实现一个升降温的迟滞效果；此步骤中应加入滤波部分。

(4)、完善和美化前面板，达到不仅物理意义清晰，而且美观的效果

六、实验总结

我们小组做这个实验最大的难度处在Labview软件上。由于之前没有选上虚拟仪器这个课，而且后期由于忙于考研没有时间研究这个软件，所以对Labview极度陌生，有点无从下手的感觉。于是，我们花了一点时间简单自学了一点Labview软件的相关知识，但时间紧迫，许多东西也只是不求甚解了。

有了老师课堂的讲解以及实验的ppt，本实验的软件程序终于也在千辛万苦之后新鲜出炉了，个中百味，在此就不一一赘述了。

全实验还有一个难度就出在系统调试上。正如前面所说，缺少科创项目的经验，调试方法不得要领，技巧不够，终于还是在同学的帮助下，得到了上述的调试步骤。由于我们小组先做了机电平台的测试控制系统实验，所以对于上述步骤（1）、（2）在很短的时间内就完成了，基本没有太大阻碍，但实验结果却一般。对于步骤(3)，我们组压力更大，或许是由于程序的原因，我们的阈值要求一直不能实现，而且精度不高，而且采集值波动比较明显，经过思考，我

们组决定加入滤波模块（用队列实现滑动平均值滤波法）。

全套实验下来，最大的体会就是团队合作精神、不懈坚持以及不断学习。而且这种动手能力对于以后的工作也是至关重要，今后必须得重视！

七、心得体会

经过这次试验，我深刻体会到了理论和实际运用的关系，仅仅学习了课本上的内容是不够的。实验中我们遇到了许多没想的困难，实验中我们几次查阅相关书籍，进行操作，在实践中我们慢慢理解了这个软件的运用。其实其他专业课也是这样，不能一味空谈，也要理论联系实际，在实践中探索。

还有在实践中我们一定要有不怕困难的精神，调试中的无数次失败挫折不算什么，关键就是坚持不放弃。

在以后的学习工作中，我们一定要结合实践，锻炼自己的实际操作能力。通过这次课设，增强了我们的动手能力，增强我们团队合作的能力，感觉收获很大。