基于LabVIEW的遠程溫度檢測控制系統設計與實現

鮑東旭

摘 要：隨著社會經濟的發展以及科學技術的突飛猛進，同時，各種生產領域中的設備都需要一個溫度檢測控制系統來幫助其降溫，同時希望能夠遠程檢測與控制。為此，基于LabVIEW的遠程溫度檢測控制系統就當前的需求而研制開發出來。本文將基于LabVIEW的遠程溫度檢測控制系統設計與實現進行探討與分析。

關鍵詞：LabVIEW；遠程；溫度檢測；系統設計；實現

1 關于遠程溫度檢測控制系統原理的介紹以及其方案設計分析

本文闡述的遠程溫度檢測控制系統由以下幾個模塊組成，分別為：溫度感應模塊、溫度采集模塊和溫度處理控制模塊。其中該系統中的溫度感應模塊是由MF58型高精度熱敏電阻器以及外圍電路聯合組成，而溫度采集模塊則是通過PCI-1716、PCI-1756數據采集卡進行實現數據傳輸，溫度處理控制模塊則是由LabVIEW軟件以及相應的控制板卡組成。遠程溫度檢測控制系統的工作原理是由溫度感應模塊將感應到的環境溫度進行計算機處理，如果溫度一旦超過預設值，那么就會產生控制電壓，這時就需要溫度控制模塊來控制接口電路，同時啟動風扇來降低環境溫度。當現場溫度被溫度感應器感應到溫度低于預設值就會立即停止運行風扇，從而實現保持環境溫度溫度的目的。

2 關于遠程溫度檢測控制系統硬件的組成介紹

遠程溫度檢測控制系統硬件由以下幾個部分組成：溫度信號采集電路、繼電器控制與降溫電路、工控機以及控制板卡等。本文以下將遠程溫度檢測控制系統硬件的組成部分進行分析介紹：

2.1 關于溫度信號采集電路

溫度信號采集電路中信號發生器（Vi）與熱敏電阻（R2）串聯而產生交流信號，隨著熱敏電阻阻值的增高，其溫度也隨之增高，因此熱敏電阻的阻值與溫度成正比。而采樣電阻（R3）兩端的電壓（Uo）通過歐姆定律可以了解到，其與采樣電阻的交流電有著密切的聯系，二者之間保持恒定，采樣電阻的兩端的電壓隨著其而發生改變。當采集信號輸出阻抗后，則可以通過數據采集卡而得到相關溫度數據，溫度信號采集電路如圖1所示。

為實現溫度信號采集電路采集信號時不受后級電路影響，故該電路采用了電壓跟隨器的原理，當降低信號輸出阻抗后，電壓跟隨器可以將前后級的電路進行“隔離”，從而使得前級電路呈現高阻狀態，后級電路呈現低阻狀態。并且將電壓近似保持輸入電壓幅度進行輸出；而當輸入阻抗（R1）達到一定值時，則使得前級電路呈現開路的狀態，當輸入阻抗（R1）很高時，則后級電路就呈為恒壓源，使得輸出電壓不被后級電路阻抗所影響，從而實現前后級電路互不影響的目的。

2.2 關于繼電器控制與降溫電路

繼電器控制是在輸出信號放大后進行工作的，當繼電器開關被開啟，則控制風扇就會轉動，從而實現降溫的目的。

2.3 工控機

利用研發PCI-510工控機與LabVIEW的優勢，在工控機上搭載LabVIEW軟件實現與溫度采集電路的通信。對采集數據進行讀取、計算、處理并輸出相應控制信號。

3 關于遠程溫度檢測控制系統的軟件設計

3.1 關于遠程溫度檢測控制系統前面板的設計

遠程溫度檢測控制系統前面板是VI的交互式用戶界面，其外觀與功能與傳統儀器面板相比沒有多大差異，當用戶將輸入數據輸入到前面板傳遞給框圖中，而遠程溫度檢測控制系統前面板可以將這些輸入數據進行計算與分析，同時以數字或者圖形等形式進行顯示出來。另外，遠程溫度檢測控制系統前面板的設計需要設置一個友好的圖形接口界面，從而更好的將數據進行顯示出來，從而根據溫度變化而進行操作該系統的各種控件，并且對其進行相應的監視。另外，相關用戶可以通過前面板上虛擬的開關以及按鈕進行控制溫度，從而完成對整個系統的操作活動。

3.2 關于遠程溫度檢測控制系統的軟件流程設計

遠程溫度檢測控制系統的工作流程較復雜，如圖2所示。本文以下將系統軟件流程設計進行分析介紹：第一，需要對該系統進行初始化，同時，包括創建文件以及數據采集卡、各接口等進行初始化；第二，將該系統溫度采集模塊的數據進行讀取，通過數據采集卡將電力的實時電壓值即可讀取出實時環境溫度，同時，將獲得的環境溫度與預設的溫度范圍進行對比分析，如果環境溫度超過預設范圍的話，則立即啟動風扇來降低環境溫度，從而使得環境溫度被降下來，另外，當溫度恢復到預設下限值的時候，即可通過控制器將風扇進行停止運行。

3.3 關于遠程溫度檢測控制系統程序的結構框圖

遠程溫度檢測控制系統的結構框圖中包含虛擬儀器的圖形化源代碼。在結構框圖可以對VI進行編程，從而實現在系統的前面板上進行控制與操作的目的。其中，溫度采集處理模塊以及狀態檢測控制模塊是組成遠程溫度檢測控制系統結構框圖的不可或缺的部分。

4 關于遠程溫度檢測控制系統的實現以及可行性驗證

由于遠程溫度檢測控制系統在實際生活應用時，有時候會出現無人值守的情況，因此，為了該系統的運行安全，則需要營造一個較好的工作環境。

5 結語

本文將遠程溫度檢測控制系統原理以及其方案設計進行了介紹分析，同時，將遠程溫度檢測控制系統硬件的組成進行了介紹，另外，將遠程溫度檢測控制系統的軟件設計進行分析陳述，最后，將該系統的實現以及可行性驗證進行了綜合闡述。這種基于LabVIEW軟件的遠程溫度監測控制系統不僅具有較高的可行性，而且操作方便，因此，這種溫度檢測控制系統值得在工業領域中推廣與應用。

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