必威体育精装版基于LabVIEW的温控系统设计.doc

基于LabVIEW的温控系统设计 杨希 （武汉工程大学） 摘要：给出了基于LabVIEW的室温测试方法以及直流电机PID控制系统的设计方法。介绍了系统的组成，工作原理和程序设计方法。 关键词:LabVIEW;室温测试；直流电机；PID控制 The design of thermal control system based on LabVIEW Yang Xi (Wuhan Insitute of Technology) Abstract:This paper presents the method of PID control system based on LabVIEW for room temperature test and DC motor.The component of the system ,opetating principle and method of program design is described. Key words:LabVIEW;room temperature test;DC motor;PID control 0 引言 由于在最近实验室在进行对温室育苗的研究，需要实现对温度的采集以及控制，因此设计了温控系统。此系统主要包括两个部分，一个部分是对温度的采集，另一部分是对电机的控制。 系统采用虚拟仪器图形化编程软件LabVIEW实现对室温的测试和电机转速的控制，为了得到较好的控制效果，采用PID控制算法。并通过NI ELVIS 接口与PC连接，实现测量采集及显示。 系统组成及工作原理 系统原型包括1台计算机，温度传感器，直流电机运动装置，风扇以及温度采集和电机驱动电路。ELVIS中首先是需要工作台及原型板，1台计算机、1台直流电机、1个热敏电阻，分压电阻，温度采集电路及电机驱动电路组成。如图1所示。原型板工作台上电路如图2所示。 图1 温控系统组成 图2 原型板工作台电路 在整个系统中，首先通过温度传感器采集室温，进行显示，计算机通过把采集的室温与所设定的实际的植物所需的生长温度相比较，得出结果是否要调节温度。由温度的增减来控制电机的电压从而控制电机的转速，如果温度需要调高则减小电压进而降低电机转速，反之，如果温度需要调低则增加电压进而提高电机转速。 计算机通过采集温度传感器输出的反馈电压，就可得到当前温度，与植物所需温度比较，得到温度偏差。同时采集此温度下的电压，通过PID控制算法，通过D/A及电机驱动电路可控制电机转速，以此调节温度。 2 系统软件设计 系统的软件部分包括室温采集，温度比较转换为对电机输入电压的控制，然后通过PID控制电机转速。 室温采集系统程序流程图如图3所示，首先要编写电压-电阻子VI，即用数字万用表DMM测得热敏电阻在常温下两端电压，然后通过可变电压源VPS的电压与之相减，然后乘以分压电路中电阻阻值就可以得到热敏电阻在此VPS下的阻值。同时，还要编写电阻-温度子VI，由于前面已经得到了热敏电阻在此刻的电阻值，通过公示节点，调用公式（1），就可以得到此刻的室温。 (1) 具体实现如下。首先要用可变电压源在电路两端设置一定电压，然后通过采集电路，即通过分压电路，使得热敏电阻两端产生一定电压，通过AI通道，采集热敏电阻两端实时电压，通过调用电压-电阻子函数和电阻-温度子函数，得到实际温度。 图3 室温采集程序流程图 系统软件编程采用美国NI公司的LabVIEW2010软件，它是一种图形化编程语言，使用数据流编程方法描述程序的执行，用图表和连接线写程序，其应用程序由3部分组成：前面板、程序框图和图标/连接器。整个程序的前面板如图4所示，图5为室温采集系统框图程序，整个程序分3条主线，首先，第一条是创建一个路径，.用于保存温度。然后接数字至十进制数字字符串转换，将浮点型数字转换为整形。连接字符串将数字和回车相连作为写入文本文件的输入，最后关闭文件。此线用于温度保存。第二条是首先创建输入接线端配置，采用差分方式，设置电压的最大和最小值，AI的物理通道选择软面板上连接的AI0通道。接入采样时钟，设置采样率为100，采样模式为连续采样。然后接开始任务，DAQmx读取（模拟波形1通道N采样），没通道采样数设为10，将采集的波形数据传输给获取波形成分，返回波形数据值，返回数组中所有元素的和，除以10，得到平均的电压值。通过调用V-R和R-T子VI来计算温度。最后清除任务。此线主要用于把采集电压转换为室温。第三条首先同样创建通道，输出接线端配置选默认。通过DAQmx写入（1通道1采样）数据端与VPS OUT DATA 相连。条件结构的