基于虚拟仪器的多路温度控制系统设计

郭昊坤，姜雯婧，须小洁

（1.江阴职业技术学院，江苏 江阴214405；2.江苏省江阴高级中学，江苏 江阴214400）

1 引言

温度控制技术是一种重要的工业技术，在各大工业领域中被广泛应用，工业中经常需要收集并分析处理一些重要的现场温度数据。因此，如何进行温度的监测处理在工业中较为重要，随着工业的不断发展，多路温度控制系统逐渐成为应用趋势，有必要对其进行研究，本文将设计一种基于虚拟仪器的多路温度控制系统。

与其他的控温系统不同，虚拟仪器作为一个基于计算机技术平台而发展起来的仪器测量技术,将计算机作为仪器的硬件平台,借助计算机强大的数据处理能力,将仪器专业的功能和操作面板在计算机的界面实现，使用起来非常方便，能有效的降低人力物力以及开发的时间。且使用者还可以根据实际自身的情况，添加其他的测试功能，来实现更多的需求[1]。

2 整体方案设计

设计一种多路温度控制系统，可采用多种方式，如：采用单片机构成多路温度控制设计、采用DS18B20及PID控制构成温度控制设计、采用虚拟仪器构成多路温度控制系统设计等。其中，利用虚拟仪器作为主核心的多路温度控制系统设计，温度控制的人机界面不仅操作方便，并且在很大程度上能够有效的减少人力物力，因此在此次的设计中，采用虚拟仪器来做温度控制系统。

系统控制方案流程图如图1所示，开始将收集到的温度信号由温度表以及波形图中显示出来，再根据设定好的温度上限值与温度的下限值进行比较，假设此系统中设定的温度上限值为200℃，温度下限值为50℃，故而当收集到的温度超过200℃时，报警灯就会亮起来，同理，当温度低于50℃时，报警灯也会亮起来，根据报警灯的指示，能更有效地观测到通道的温度情况。

图1 系统方案流程图

3 面板设计

设计本系统的控制前面板，如图2、图3所示，在前面板鼠标右击打开选择控件的面板，在数值中选择旋钮按键作为温度的上限值与下限值，在布尔中选择垂直摇杆开关作为系统的总开关，再选择六个垂直摇杆开关作为单个通道控制温度的开关，选择数值中的温度计来显示接收到的温度，再选择数值中的数值显示控件能更加精确的读出温度计的度数，接着选择布尔中的圆形指示灯来作为温度突破上限值或者低于下限值时的报警灯，最后选择图形中的波形图来显示收集到的温度值的波形图。

图2 系统前面板布局1

图3 系统前面板布局2

如图2所示，在此前面板中，包含了温度上/下限值旋钮、温度计显示图、报警灯及通道等模块，可以分别实现相关功能，如通过调节温度上/下限值旋钮可以自由选择温度上/下限等，使用简单方便。

4 程序设计

系统程序框图如图4所示，主要是利用随机数产生一个随机的温度值再根据相连的温度值，温度计，温度变化波形图显示到温度计与波形图中，利用旋钮设置温度的上限值与下限值，当收集到的温度通过这个先前设定好的上下限值时，根据判断是否超过上限值或者是否低于下限值，当温度超过上限值时，此通道的报警灯就会亮起，同样，当温度低于下限值时，报警灯也会亮起，每个通道都设置了一个通道开关，从而能控制单通道的温度并了解单通道的温度状况每一个程序都包含while循环结构，从而能够达到反复收集温度进行显示与分析处理。总程序由while循环，条件结构构成，实现此程序能够达到对温度不断地采集并进行分析是否超限值。

图4 系统程序框图

5 仿真调试

随机模拟多路温度，按下前面板的连续运行按钮，按照此系统的设定来设定温度的上限值为200℃，温度下限值为50℃，打开总开关按钮，得到如图5所示的仿真结果（波形结果即为图3）。

图5 仿真调试图

如图所示，模拟产生的温度信号在温度计中以及数值显示控件有明显的数值，在波形图表中有温度也有明显的变化，而此时系统中通道一中收集到的模拟温度的温度值为38.2℃，低于了温度的下限值50℃，因此通道一中的报警灯就亮了，而通道三中的温度值超过了温度的上限值，因此通道三的报警灯也亮起来了。

6 结语

与其他的控温系统不同，虚拟仪器作为一个基于计算机技术平台而发展起来的仪器测量技术,将计算机作为仪器的硬件平台,借助计算机强大的数据处理能力,将仪器专业的功能和操作面板在计算机的界面实现，使用起来非常方便，能有效的降低人力物力以及开发的时间。本文设计了一种基于虚拟仪器的多路温度控制系统，同时设计了其面板显示及程序，通过仿真调试，所设计的系统正确有效。