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(多图) 基于labview的烤烟房远程温湿度测控系统

赵云丽 黄乡生?? 2010年01月08日 ?? 收藏0

  0? 引言

  烟叶的烘烤过程是生产优质烟叶的关键步骤,而烤烟的质量与烘烤过程中的温湿度环境有着密切联系。烟农使用酒精或煤油玻璃管温度计,采用人工启闭回风门(用于排湿)和鼓风机(控制火炉火势)的传统方法测出的温度不准确,控制方法被动,加之操作者连续5天以上的疲劳操作,使其成为制约烟叶烘烤质量提高的瓶径。因此,采用电子设备来控制烤房温湿度的远程测控技术已成为烤烟技术发展的必然趋势。本文介绍了一种基于虚拟仪器的烤烟房远程智能测控系统来提高烤房内温湿度控制精度及烤炯质量的设计方法,该系统具有反应灵敏,抗干扰能力强等优点,可以大大减轻烟农的劳动强度。

  1? 系统设计

  烤烟房内设有的鼓风机和排风扇可以分别调节室内的温度和湿度。系统采用计算机中分时系统来给多任务的各个任务分配时间片的方法,来实现用一台计算机和一个数据卡对多个烤烟房的温度和湿度进行检测与控制。利用数据采集卡中的模拟多路开关来实现各个硬件数据通道之间的切换,以达到各个通道分时间片采样和控制的目的。该设计方法适用于对时间变化不太敏感的参量的控制(如温度和湿度等),可以减少监控系统的复杂程度。并且还可以利用Remote Panel技术来实现测控系统的远程通信,及网络上的网络上数据发布。该系统由硬件和软件两部分组成,其中硬件是基础,软件是核心。

  2硬件设计

  该系统的硬件部分先将温湿度信号转换成电信号,并将调理后的数据传人计算机,之后由采集卡输出控制信号来对温湿度控制器件进行控制。系统的硬件由温湿度传感器,DAO卡(数据采集卡)、控制电路、鼓风机及排风扇组成。图1所示为硬件结构框图。

硬件结构框图

  2.1温湿度信号获取

  系统采用硅单晶温度传感器和相应的电路来捕获温度信号,并将温度信号转换成电压信号。同时采用UD-08湿度传感器和相应的电路来捕获温度信号,并将其湿度转换成电压信号。其组成框图如图2所示。

温湿度信号获取

  2.2控制电路

  控制电路的工作原理是传感器输出的电信号经放大、滤波后,再经过数据采集卡进入计算机,计算机根据实际温湿度和系统的给定温湿度求出偏差,利用PID控制算法求出系统的输出控制信号,然后通过数据采集卡输出控制信号,来控制继电器的动作.进而控制鼓风机和排风扇工作,来调整烤房的温度和湿度。

  本系统使用NI公司的数据采集卡PCI-6024,此卡设计基于PCI总线,可支持单极性和双极性模拟信号输入,其信号输入范围分别为-5~+5 V和0~10 V。同时PCI-6024还可提供16路单端/8路差动模拟输入通道,2路独立的D/A输出通道,24线的TTL型数字I/O,3个16位定时计数器等多种功能模块。利用NI公司提供的Measurement Automation软件对其进行简单的设置便可实现系统软件与数据采集卡之间的通讯。

  鼓风机工作在220VAC电压下,可用固态继电器对它进行控制。排风扇的工作电压是12VDC,用普通继电器即可实现对它的控制。

  3软件设计

  本测量系统采用LabVIEW7.0 Express作为控制软件。LabVIEW程序称为虚拟仪器程序,它是基于图形化编程语言G的开发环境,是仪器控制与数据采集的编程平台。 LabVIEW程序是通过对数据采集卡的控制来采集数据的。电压模拟信号被数据采集卡采集后输人计算机,用PID算法对采集到的数据进行分析处理,同时用所产生的控制信号将处理后的数据送人输出通道。系统的采集状态由前面板显示,所采集出的温湿度数据以文件形式保存。以模块化的编程思想将系统分成数据采集、系统控制、实时显示、数据存储4个模块,并把每个模块编写成一个子VI,让各模块分别完成确定的任务,然后通过主程序调用每个子VI。

  3.1主控模块

  主控模块可以使各模块之间按照系统的框架协议来协调动作和通信,以及实现人机交互功能,该主控模块提供有用户接口,主控模块可以通过调度各功能模块来响应用户指令。本系统提供了形象逼真的仪器软面板,以方便用户使用。

  3.2数据采集模块

  数据采集模块的功能就是将温度信号转化为数字量并传递到计算机。NI公司的数据采集卡的数据采集功能可以由LabVIEW提供的模入模块中的中级模入函数组合起来实现。


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温湿度测控? PCI-6024?

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