基于虛擬儀器的多路溫度控制系統(tǒng)設計

郭昊坤，姜雯婧，須小潔

（1.江陰職業(yè)技術學院，江蘇 江陰214405；2.江蘇省江陰高級中學，江蘇 江陰214400）

1 引言

溫度控制技術是一種重要的工業(yè)技術，在各大工業(yè)領域中被廣泛應用，工業(yè)中經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)逐漸成為應用趨勢，有必要對其進行研究，本文將設計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，虛擬儀器作為一個基于計算機技術平臺而發(fā)展起來的儀器測量技術,將計算機作為儀器的硬件平臺,借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力,將儀器專業(yè)的功能和操作面板在計算機的界面實現(xiàn)，使用起來非常方便，能有效的降低人力物力以及開發(fā)的時間。且使用者還可以根據(jù)實際自身的情況，添加其他的測試功能，來實現(xiàn)更多的需求[1]。

2 整體方案設計

設計一種多路溫度控制系統(tǒng)，可采用多種方式，如：采用單片機構成多路溫度控制設計、采用DS18B20及PID控制構成溫度控制設計、采用虛擬儀器構成多路溫度控制系統(tǒng)設計等。其中，利用虛擬儀器作為主核心的多路溫度控制系統(tǒng)設計，溫度控制的人機界面不僅操作方便，并且在很大程度上能夠有效的減少人力物力，因此在此次的設計中，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)設定好的溫度上限值與溫度的下限值進行比較，假設此系統(tǒng)中設定的溫度上限值為200℃，溫度下限值為50℃，故而當收集到的溫度超過200℃時，報警燈就會亮起來，同理，當溫度低于50℃時，報警燈也會亮起來，根據(jù)報警燈的指示，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 面板設計

設計本系統(tǒng)的控制前面板，如圖2、圖3所示，在前面板鼠標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作為系統(tǒng)的總開關，再選擇六個垂直搖桿開關作為單個通道控制溫度的開關，選擇數(shù)值中的溫度計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的報警燈，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、溫度計顯示圖、報警燈及通道等模塊，可以分別實現(xiàn)相關功能，如通過調節(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 程序設計

系統(tǒng)程序框圖如圖4所示，主要是利用隨機數(shù)產生一個隨機的溫度值再根據(jù)相連的溫度值，溫度計，溫度變化波形圖顯示到溫度計與波形圖中，利用旋鈕設置溫度的上限值與下限值，當收集到的溫度通過這個先前設定好的上下限值時，根據(jù)判斷是否超過上限值或者是否低于下限值，當溫度超過上限值時，此通道的報警燈就會亮起，同樣，當溫度低于下限值時，報警燈也會亮起，每個通道都設置了一個通道開關，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程序都包含while循環(huán)結構，從而能夠達到反復收集溫度進行顯示與分析處理。總程序由while循環(huán)，條件結構構成，實現(xiàn)此程序能夠達到對溫度不斷地采集并進行分析是否超限值。

圖4 系統(tǒng)程序框圖

5 仿真調試

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

圖5 仿真調試圖

如圖所示，模擬產生的溫度信號在溫度計中以及數(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，因此通道三的報警燈也亮起來了。

6 結語

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