基于虛擬儀器的多路溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭昊坤，姜雯婧，須小潔

（1.江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 江陰214405；2.江蘇省江陰高級中學(xué)，江蘇 江陰214400）

1 引言

溫度控制技術(shù)是一種重要的工業(yè)技術(shù)，在各大工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，工業(yè)中經(jīng)常需要收集并分析處理一些重要的現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)。因此，如何進(jìn)行溫度的監(jiān)測處理在工業(yè)中較為重要，隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，多路溫度控制系統(tǒng)逐漸成為應(yīng)用趨勢，有必要對其進(jìn)行研究，本文將設(shè)計(jì)一種基于虛擬儀器的多路溫度控制系統(tǒng)。

與其他的控溫系統(tǒng)不同，虛擬儀器作為一個(gè)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)平臺而發(fā)展起來的儀器測量技術(shù),將計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件平臺,借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,將儀器專業(yè)的功能和操作面板在計(jì)算機(jī)的界面實(shí)現(xiàn)，使用起來非常方便，能有效的降低人力物力以及開發(fā)的時(shí)間。且使用者還可以根據(jù)實(shí)際自身的情況，添加其他的測試功能，來實(shí)現(xiàn)更多的需求[1]。

2 整體方案設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一種多路溫度控制系統(tǒng)，可采用多種方式，如：采用單片機(jī)構(gòu)成多路溫度控制設(shè)計(jì)、采用DS18B20及PID控制構(gòu)成溫度控制設(shè)計(jì)、采用虛擬儀器構(gòu)成多路溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。其中，利用虛擬儀器作為主核心的多路溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，溫度控制的人機(jī)界面不僅操作方便，并且在很大程度上能夠有效的減少人力物力，因此在此次的設(shè)計(jì)中，采用虛擬儀器來做溫度控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)控制方案流程圖如圖1所示，開始將收集到的溫度信號由溫度表以及波形圖中顯示出來，再根據(jù)設(shè)定好的溫度上限值與溫度的下限值進(jìn)行比較，假設(shè)此系統(tǒng)中設(shè)定的溫度上限值為200℃，溫度下限值為50℃，故而當(dāng)收集到的溫度超過200℃時(shí)，報(bào)警燈就會(huì)亮起來，同理，當(dāng)溫度低于50℃時(shí)，報(bào)警燈也會(huì)亮起來，根據(jù)報(bào)警燈的指示，能更有效地觀測到通道的溫度情況。

圖1 系統(tǒng)方案流程圖

3 面板設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的控制前面板，如圖2、圖3所示，在前面板鼠標(biāo)右擊打開選擇控件的面板，在數(shù)值中選擇旋鈕按鍵作為溫度的上限值與下限值，在布爾中選擇垂直搖桿開關(guān)作為系統(tǒng)的總開關(guān)，再選擇六個(gè)垂直搖桿開關(guān)作為單個(gè)通道控制溫度的開關(guān)，選擇數(shù)值中的溫度計(jì)來顯示接收到的溫度，再選擇數(shù)值中的數(shù)值顯示控件能更加精確的讀出溫度計(jì)的度數(shù)，接著選擇布爾中的圓形指示燈來作為溫度突破上限值或者低于下限值時(shí)的報(bào)警燈，最后選擇圖形中的波形圖來顯示收集到的溫度值的波形圖。

圖2 系統(tǒng)前面板布局1

圖3 系統(tǒng)前面板布局2

如圖2所示，在此前面板中，包含了溫度上/下限值旋鈕、溫度計(jì)顯示圖、報(bào)警燈及通道等模塊，可以分別實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，如通過調(diào)節(jié)溫度上/下限值旋鈕可以自由選擇溫度上/下限等，使用簡單方便。

4 程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序框圖如圖4所示，主要是利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)的溫度值再根據(jù)相連的溫度值，溫度計(jì)，溫度變化波形圖顯示到溫度計(jì)與波形圖中，利用旋鈕設(shè)置溫度的上限值與下限值，當(dāng)收集到的溫度通過這個(gè)先前設(shè)定好的上下限值時(shí)，根據(jù)判斷是否超過上限值或者是否低于下限值，當(dāng)溫度超過上限值時(shí)，此通道的報(bào)警燈就會(huì)亮起，同樣，當(dāng)溫度低于下限值時(shí)，報(bào)警燈也會(huì)亮起，每個(gè)通道都設(shè)置了一個(gè)通道開關(guān)，從而能控制單通道的溫度并了解單通道的溫度狀況每一個(gè)程序都包含while循環(huán)結(jié)構(gòu)，從而能夠達(dá)到反復(fù)收集溫度進(jìn)行顯示與分析處理。總程序由while循環(huán)，條件結(jié)構(gòu)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)此程序能夠達(dá)到對溫度不斷地采集并進(jìn)行分析是否超限值。

圖4 系統(tǒng)程序框圖

5 仿真調(diào)試

隨機(jī)模擬多路溫度，按下前面板的連續(xù)運(yùn)行按鈕，按照此系統(tǒng)的設(shè)定來設(shè)定溫度的上限值為200℃，溫度下限值為50℃，打開總開關(guān)按鈕，得到如圖5所示的仿真結(jié)果（波形結(jié)果即為圖3）。

圖5 仿真調(diào)試圖

如圖所示，模擬產(chǎn)生的溫度信號在溫度計(jì)中以及數(shù)值顯示控件有明顯的數(shù)值，在波形圖表中有溫度也有明顯的變化，而此時(shí)系統(tǒng)中通道一中收集到的模擬溫度的溫度值為38.2℃，低于了溫度的下限值50℃，因此通道一中的報(bào)警燈就亮了，而通道三中的溫度值超過了溫度的上限值，因此通道三的報(bào)警燈也亮起來了。

6 結(jié)語

與其他的控溫系統(tǒng)不同，虛擬儀器作為一個(gè)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)平臺而發(fā)展起來的儀器測量技術(shù),將計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件平臺,借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,將儀器專業(yè)的功能和操作面板在計(jì)算機(jī)的界面實(shí)現(xiàn)，使用起來非常方便，能有效的降低人力物力以及開發(fā)的時(shí)間。本文設(shè)計(jì)了一種基于虛擬儀器的多路溫度控制系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)計(jì)了其面板顯示及程序，通過仿真調(diào)試，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)正確有效。