- 基于普通数据采集卡的虚拟远程温度控制系统[图]

为了在使用时不必担心由于外电路原因或误操作引发计算机部件和采集卡的烧坏，需要在采集卡和强电设备之间设置电隔离，考虑到采集卡的输出信号需要对后续电路的触发，本系统的温度控制电路主要由隔离、同步、触发及负载等单元组成。为了方便起见，这里采用集隔离、过零检测、过零触发功能于一体的光电耦合器件MOC3041，可为大功率的晶闸管提供足够的触发电流。温控电路的工作原理是：当从数据采集卡的AO端输入低电平时，双向晶闸管导通，加热丝加热；当输入高电平时，即呈阻断，加热丝不工作。但因触发电路是过零触发，晶闸管的导通和截止时刻都将延迟到交流正弦波电压零点交越附近。因此，负载电流为正弦波，减少了对电网的干扰。

3 LabVIEW驱动UA201D的实现

UA201D数据采集卡是北京优采公司生产的PCI总线数据采集产品，分辨率为12bit，最高实用采样频率为125kHz，模人模出范围为±5V。

本系统利用CLF函数调用数据采集卡的动态链接库UA201D.DLL来实现数据采集功能。在此动态链接库中被调用的函数主要包含以下几个：Start Device(short start)，这个函数用于打开和关闭设备，当设备不存在或者打开设备失败时，会调用void Exit(int res)函数退出程序；AiStartContml(short aistart)主要实现数据采集功能的打开和关闭；AiControl (short aiacquiremode，unsigned charaichannel，unsigned char aigain，unsigned shortaicounter0_0)主要用于完成数据采集模式，采集通道，采集范围等参数的设置，并对驱动程序上传的数据进行处理，最后返回用户界面可以识别的数据；AoStartControl(short aostart)实现模拟输出功能的打开与关闭；AoControl(short aochannel，double aodata)实现模拟输出通道的参数设置，并把模拟数据经过处理后发送给驱动程序。

4 系统软件设计

系统的软件程序采用模块化的设计方法，即将系统划分成几个相互独立的功能模块，各模块内部分别完成确定的任务，模块之间相对独立而又通过系统的框架协议相互联系。为了使各模块之间按照系统的框架协议协调动作和相互通信，以及实现人机交互，设计了提供用户接口的主控程序。在用户通过鼠标或键盘发出指令后，主控程序通过统一调度各功能模块实现用户意图。根据电阻炉温度控制系统的基本要求，将系统划分为九个功能模块：温度实时监控模块、数据采集模块、数据处理模块、PID控制模块、数据记录模块、数据查看模块、数据打印模块、错误事件处理模块和数据网络传输模块。为每一个模块创建SubVI程序，作为未来VI子程序的非功能性原型表征，同时SubVI程序定义图标和创建前面板，使其包含所需的输入输出接口，使这些SubVI程序去组装顶层框图。

系统的主控模块提供了温度控制功能。它通过与其它模块的通讯来完成数据采集与处理、PID控制、数据记录与查询等功能。根据模块化的编程思想，用LabVIEW图形化编程语言，可以方便地写出温度控制系统的程序代码。系统的前面板如图3所示。

5 结束语

实验结果表明，由于系统控制对象的冷却是自然冷却过程，系统刚投入运行时因为系统有一定的超调量，因此降温时间较长。但进入下一个周期时很明显有了很大的改善，因此总的来说系统能够较快地进入稳态，超调量不大，稳态误差很小，控制精度比较高。并且本系统结构简单、实用，将普通数据采集卡应用在本系统中，大大降低了系统的成本和提高了LabVIEW的通用性。远程测控功能的实现也使得用户操作起来非常方便，对于对象较小的温度控制系统来说本系统具有良好的应用前景。