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本论文要做的课题是基于虚拟仪器的加热炉温控系统设计，规定加热炉温度稳定在80℃，允许有±1℃的误差。
。系统具体设计方案如下：由传感器测得的炉温信号通过变送环节送给数据采集卡，采集卡对信号进行A/D转换后传输至虚拟仪器，虚拟仪器中的PID算法对信号解决后产生控制信号，再通过采集卡D/A转换后输出控制PWM波产生电路，改变PWM波占空比，产生的PWM波通过光耦MOC3041控制双向可控硅的通断，以此改变加在电阻上的电压，达成温控目的。
本论文一方面按照上述设计方案设计了硬件电路，接着进行系统软件的设计。通过简朴的实验，系统可以正常采集数据并显示。
关键词：虚拟仪器，LabVIEW，温控系统，过零调功，PWM
Abstract
The task of this paper is to design a temperature control system based on virtual instrument of the the requirements of the furnace temperature is stable at 80℃, allowed error of ± 1℃.
This paper adopted , a software to develop the virtual instrument of NI company in America,developed a set of temperature control system of low-power electric heating. The system design are showed as follows: the temperature sensors send the signal of temperature change to the data acquisition card by transmitter, then the signal will be convert to digital signal and be send to the virtual instrument by the data acquisition card , and then the virtual instrument will output control signal after be processed by PID algorithm, and the control signal will be convert to analog signal by the data acquisition card and output to control PWM waves produce circuit to change the duty cycle of PWM waves, then the PWM waves will control the bidirectional thyristor through opticalcoupler MOC3041 to change the voltage in resistance so that the temperature will be changed.
This paper designed the hardware circuit in accordance with the above design scheme, followed by the design of the system software. After a simple experiment, the system can acquire and display the datas normally.
Key words: virtual instrument, LabVIEW, temperature control system,zero-crossing power adjustment,PWM
目 录
摘 要 I
ABSTRACT (英文摘要) Ⅱ
目 录 Ⅲ
第一章 绪论 1
课题的研究的目的和意义 1
国内外发展状况 1
本设计要做的工作 3
第二章 虚拟仪器及LABVIEW简介 4
虚拟仪器的基本概念 4
虚拟仪器的特点及应用 4
LabVIEW的含义 5
LabVIEW的发展 6
LabVIEW的结构 6
LabVIEW的优势 6
第三章 系统总体方案及硬件电路设计 7
系统总体方案 7
硬件电路设计 7
传感器的选型 7
数据采集卡的选型 9
PWM波产生电路的设计 11
交流过零触发PWM脉宽调功原理 12
第四章 温控系统软件设计 14
登录系统设计 14
数据采集及解决控制模块的设计 17
温度信号的采集 17
采集数据的解决 19
PID控制信号的产生 22
数据存储模块 24
数据存入文本文献 24
数据存入TDMS文献 25
历史数据查看模块 26
文本文献查看方式 26
TDMS文献查看方式 28
打印模块 39
网络通信模块 30
DataSocket的数据传输 31
在Web上发布程序 33
加热炉温控系统的集成 34
总结 37
参考文献 38
致谢 39
绪论
课题研究的目的和意义
电加热炉被广泛应用于工业生产和科学研究中。由于这类对象使用方便，可以通过调节输出功率来控制温度，进而得到较好的控制性能，故在冶金、机械、化工等领域中得到了广泛的应用。
在许多工业过程控制中，工业加热炉是关键部件，炉温控制精度及其工作稳定性已成为产品质量的决定性因素。温度控制不好，将给公司带来不可填补的损失。同时，优良的加热炉温控系统，不仅可以保障工业生产的顺利进行，还可以大幅度提高生产效率，节约能源资源，减少生产成本，奉献低碳社会。因此，优良且可靠的加热炉温控系统在工业生产中是十分必要的。
近年来，随着计算机技术的迅猛发展，现代测控技术越来越离不开计算机。美国NI公司顺应时代发展，适时提出虚拟仪器概念。通过几年的发展，虚拟仪器已广泛应用于国民生产各个环节。，开发设计出一款低温加热炉温控系统。
国内外发展状况
电阻炉通过运用电源使得炉腔内的加热介质或电热元件发热，以此对物料或工件进行加热的工业炉。在机械工业中，电阻炉重要用于金属锻压前加热、钎焊、金属热解决加热、玻璃陶瓷焙烧和退火、粉末冶金烧结、砂型和油漆膜层的干燥、低熔点金属熔化等工序[1]。
自从发现楞茨-焦耳定律这一电流的热效应以后，电热法最先应用于家用电器，后来在具有陶瓷纤维电阻的实验室小电炉中也采用此法。到20世纪2023代，随着着镍铬合金的发明及广泛应用，在工业领域，电阻炉已得到了广泛的普及。工业领域使用的电阻炉一般说来由电热元件、金属壳体、砌体、炉用机械和电气控制系统、炉门等部分组成。不同结构的电阻炉的加热功率大不相同，低功率的局限性一千瓦，大功率的可达数千千瓦。根据工作温度的不同，电阻炉可分为低温炉、中温炉和高温炉。低温炉的工作温度在 650℃以下，中温炉的工作温度为650～1000℃，高温炉的工作温度1000℃以上。它们的加热方式也不同：高温和中温炉重要采用辐射方式加热，低温炉重要采用对流传热方式加热。
电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的低位。电热炉是具有非线性、大滞后、时变性、升温单向等特点的控制对象。目前，对于加热炉温控系统的设计大多是由单片机作为控制单元的,通过PID算法，由单片机控制功率控制元件，进而达成温控目的。功率控制元件多采用可控硅、固态继电器，也有采用传统的继电—接触器进行控制。采用可控硅作为功率控制元件，调功方式重要有可控硅移相调压和双向可控硅过零调功