基于labview的智能温度压力控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)

基于labview的智能温度压力控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

充氮气硫化还需要增加两个步骤 ， 即放气 （ 排出胶囊下部的低温氮气 ） 和查漏（ 关闭所有阀门 ， 看内压有无下降 ， 以观察有无阀门泄漏 ）。 由于主排时间的长短直接影响到硫化效率 ， 因此主排管径的设定和走向以及辅助措施 （ 如安装排空管 ） 对主排的效果至关重要。 抽真空可采用蒸汽或动力水 ， 只内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 需将胶囊从胎里脱出并适当收缩 ， 以便轮胎能轻松取出即可。 若抽真空过度 ， 胶囊会紧贴中心机构 ， 上环下降时容易夹破胶囊 （ B 型 硫化机 ）。 轮胎硫化的工艺要求 （ 1） 本控制系统可按设定的硫化曲线，对整个硫化过程进行自动控制，且各段温度、时间皆可调。 下图分别为温度压力设定曲线。 图 温度控制曲线 图 压力控制曲线 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） （ 2）当 温度达不到要求时，根据公式自动计算等效硫化时间，自动进行等效硫化 [6]。 等效硫化公式 [5]（其中硫化温度系数可调）如下： τ1/τ2=K (t2t1)/10 τ1－温度为 t1 的硫化时间 τ2－温度为 t2 的硫化时间 K－硫化温度系数（该系数根据产品不同为可变值） （ 3） 温度控 制精度为 177。 1 ℃ （ 0～ 160℃ ） （ 4） 蒸汽压力控制精度 177。 （ 5） 测温输入点为 9 点，即罐体上，中，下各 3 点。 每一测温与同层的实际误差保证在 177。 1℃以内。 （ 6） 罐体上、下的温度差超过输入的设定温度时，自动排放罐底冷凝水，保证硫化罐体内温度的平稳性、均一性，在排放冷凝水后一分钟内允许有 177。 2℃的误差。 硫化过程的主要问题 目前，轮胎生产的硫化过程面临着两个主要问题 [6]。 （ 1） 如何提高轮胎内部各点硫化程度的均匀性。 由于橡胶是热的不良导体，硫化中，靠近热源的轮胎表面温度变化较快，而内部温度变化较慢，造 成了轮胎内外硫化程度的不均匀。 同时，轮胎内部各部分的组成材料是不同的，图 为轮胎的截面图。 其中，胎冠是整个轮胎温度最高、厚度较大的部位，主要包括气密层、胎体和钢丝带束层等几个部分，各部分材料的物性差别很大 ； 胎肩是轮胎中厚度最大的部位，其组成材料种类较多，传热过程很复杂，最容易“欠硫” ； 胎侧是轮胎中最薄弱的部位，它最易“过硫”。 轮胎内部组成材料的不均匀必然导致其内部温度上升速度的不均匀，最终使得其内部各区域硫化程度的不均匀。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 图 轮胎截面图 （ 2） 如何准确确定轮胎 的硫化时间。 硫化中，外界条件一般存在一定的波动，它对轮胎的硫化效应影响很大。 常规硫化时间采用固定周期法，不考虑硫化过程边界条件的波动情况，每个轮胎的硫化周期都是同一设定值，硫化时间整定按系统参数变化最坏的情况进行，采取“宁过勿欠”的方针，这必然导致多数情况下轮胎过硫，从而影响产品质量和硫化效率。 对于问题 （ 1） ，通过国内外学者的大量研究，一般从两方面来解决，一方面 通过制定新的材料配方，使硫化过程中轮胎内部各区域的温度上升速度基本一致 ；另一方面，通过在硫化前对轮胎进行预热，使硫化开始时，轮胎内部保持较高 的温度，从而加快轮胎内部各点的硫化速度，以达到硫化程度的内外均。 对于问题 （ 2） ，需将固定周期修改为可变周期，每个轮胎的硫化时间需根据外界条件的波动而动态确定。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第二章 虚拟仪器的概述 虚拟仪器的产生 微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经突破的传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用已经发生了质的变化。 在这种背景下，八十年代末美国率先研制成功虚拟仪器（ Virtual Instrument，简称 VI）。 虚拟仪器技术是当今计算机辅助测试领域的一项重要技术，它推动着传统仪器朝着数字化、智能化、模块化、网络化的方向发展。 虚拟仪器，它是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是未来仪器产业发展的一个重要方向。 虚拟仪器的概念 [7]，是美国国家仪器公司 （ National Instruments Corp 以下简 NI公司 ） 于 1986 年提出的。 NI 公司同时也提出了“软件即仪器”的概念，打破了传统仪器只能由厂家定义，用户无法改变的局面。 随着现代软件和硬件技术 的飞速发展，仪器的智能化和虚拟化已经成为研究的方向。 虚拟仪器，它既具有传统仪器的功能，又有别于其他传统仪器，它能够充分利用和发挥现有计算机的先进技术，使仪器的测试和测量及自动化工业系统的测试和监控变得异常方便和快捷。 虚拟仪器的概念 虚拟仪器是指通过应用程序将计算机、软件的功能模块和仪器硬件结合起来，用户可以通过友好的图形界面 （ 通常叫做虚拟前面板，简称前面板 ） 来操作这台计算机就像在操作自己定义、自己设计的一台个人仪器一样，从而完成对被测信号的采集、分析、判断、显示、数据存储等。 虚拟仪器通过软件对数据的分析处 理、表内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 达以及图形化用户接口，把计算机资源 （ 如微处理器、显示器等 ） 和仪器硬件 （ 如A/D、 D/A、 数字 I/O、定时器、信号调理等 ） 的测量能力、控制能力结合在一起。 虚拟仪器突破了传统仪器以硬件为主体的模式，而使用者是在操作具有测试软件的电子计算机进行测量。 虚拟仪器技术的实质 [8]是充分利用最新的计算机技术来实现和扩展传统仪器的功能。 软件是虚拟仪器的关键，当基本硬件确定以后，就可以通过不同的软件实现不同的功能。 用户可以根据自己的需要，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用要求。 利用计算机丰富的软、硬件资源，可以大 大突破传统仪器在数据的分析、处理、表达、传递、储存等方面的限制，达到传统仪器无法比拟的效果。 虚拟仪器的构成 虚拟仪器从构成 [8]要素上讲，由计算机、应用软件和仪器硬件等构成；从构成方式上讲，则由以 DAQ 板 卡 和信号调理为仪器硬件而组成的 PCDAQ 测试系统，或以 GPIB， VXI， Serial 和 Field bus 等标准总线仪器为硬件组成的 GPIB 系统、 VXI系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。 虚拟仪器的构成如图 所示。 显 示 器信 号 分 析 及 处 理数 据 发生 器A / D 转换 器D / A 转换 器信 号 调理 器信 号 调理 器信 号 调理 器各 类 接 口人 机 接 口信 号 输 入 信 号 输 出 图 虚拟仪器的构 成 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 目前，虚拟仪器的构成方式有以下几种： （ 1） PCDAQ 插卡式的 VI 这种方式用数据采集卡配以计算机平台和虚拟仪器软件，便可构成各种数据采集和虚拟仪器系统。 它充分利用了计算机的总线、机箱、电源以及软件的便利，其关键在于 A/D 转换技术。 这种方式受 PC 机机箱、总线限制，存在电源功率不足，机箱内噪声电平较高、无屏蔽，插槽数目不多、尺寸较小等缺点。 但因插卡式仪器价格便宜，因此其用途广泛，特别适合于工业测控现场、各种实验室和教学部门使用。 （ 2）并行口式的 VI 最新发展的可连接到计算机并行口的测试装置，其硬件集成 在一个采集盒里或探头上，软件装在计算机上，可以完成各种 VI 功能。 它的最大好处是可以与笔记本计算机相连，方便野外作业，又可与台式 PC 相连，实现台式和便携式两用，非常方便。 （ 3） GPIB 总线方式的 VI GPIB(General Purpose Interface Bus)技术是 IEEE488标准的 VI早期的发展阶段。 它的出现使电子测量由独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。 典型的GPIB 系统由一台 PC 机，一块 GPIB 接口卡和若干台 GP1B 仪器通过 GPIB 电缆连接而成。 在标准情况下，一块 GPIB 接口卡可带 多达 14 台的仪器，电缆长度可达20m。 GPIB 测试系统的结构和命令简单，造价较低，主要市场在台式仪器市场。 适用于精确度要求高，但对计算机速率要求和总线控制实时性要求不高的场合应用。 （ 4） VXI 总线方式的 VI VXI 总线是 VMEbus eXtension for Instrumentation 的缩写，是高速计算机总线VME 在 VI 领域的扩展，有稳定的电源，强有力的冷却能力和严格的 RFI/EMI 屏蔽。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 由于它的标准开放，且具有结构紧凑、数据吞吐能力强、定时和同步精确、模块可重复利用众多仪器厂家支持的优点，得到了广 泛的应用。 经过多年的发展， VXI 系统的组建和使用越来越方便，有其他仪器无法比拟的优势，适用于组建大、中规模自动测量系统以及对速度、精度要求高的场合，但 VXI 总线要求有专用机箱、零槽管理器及嵌入式控制器造价比较高。 （ 5） PXI 总线方式的 VI PXI 总线是 PCI eXtension for Instrumentation 的缩写，是 PCI 在 VI 领域的扩展。 这种新型模块化仪器系统是在 PCI总线内核技术上增加了成熟的技术规范和要求形成的，具有多板同步触发、精确定时的星形触发、相邻模块间高速通讯的局部总线以及高度的可 扩展性等优点，适用于大型高精度集成系统。 （ 6）网络接口方式的 VI 尽管 Inter 技术最初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起，不过 NI 等公司己经开发了通过 Web 浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品，使人们可以通过 Inter 操作仪器设备。 根据虚拟仪器的特性，能够方便的将虚拟仪器组成计算机网络，利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。 现在，有关MCN(Measurement and Control Networks)方面的标准正在积极进行，并取得了一定进展。 由此可见，网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。 （ 7） USB 接口方式的 VI Universal Serial Bus(USB)因为其在 PC 机上的广泛使用、即插即用的易用性和 高达 480Mbits/s 的传输速率，逐渐的成为仪器控制的主流总线技术。 USB接口被广泛应用，也使得工程师可以很方便的将基于 USB 的测量仪器连接到整个系统中。 但是 USB 在仪器控制方面亦有一些缺点，比如 USB 的传输线没有工业标准内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 的规格，在恶劣的环境下，可能造成数据的丢失；此外， USB 对传 输线的距离也有一定的限制。 无论哪种 VI 系统，都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式微机或工作站等各种计算机平台加上应用软件而构成的。 由于 USB 的接口方式比较简单，通用性强，具有热插拔、即插即用、传输速度快等特点，因而采用 接口。 虚拟仪器的特点 与传统仪器相比，虚拟仪器的特点在于： （ 1） 打破了传统仪器的“万能”功能概念，将信号的分析、显示、存储、打印和其它管理集中交由计算机来处理，充分利用计算机技术，完善了数据的传输、交换等性能，使得组建系统变得更加灵活、简单。 （ 2） 强调“软件就是仪 器”的新概念，软件在仪器中充当了以往由硬件甚至整机实现的角色，减少了许多随时间可能漂移、需要定期校准的分立式模拟硬件，加上标准化总线的使用，使系统的测量精度、测量速度和可重复性都大大提高。 （ 3）仪器由用户自己定义，系统的功能、规模等均可通过软件修改、增减，可方便地同外设、网络及其它应用设备连接。 虚拟仪器的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义、用户无法改变的模式。 （ 4）鉴于虚拟仪器的开放性和功能软件的模块化，用户可以将仪器的设计、使用和管理统一到虚拟仪器标准，使资源的可重复利用率提高，系统组建时间缩短，功能 易于扩展，管理规范，维护和开发的费用降低。 虚拟仪器的开发厂家，为扩大虚拟仪器的功能，在测量结果的数据处理、表达模式及其变换方面发布了各种软件，建立了数据处理的高级分析库和开发工具库 （ 例如测量结果的谱分析、快速傅立叶内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 变换、各种数字滤波器、卷积处理和相关函数处理、微积分、峰值和波形发生、噪声发生、回归分析、数值运算、时域和频域分析等 ） ，使虚拟仪器发展成为可以组建极为复杂自动测试系统的仪器系统。 下表是虚拟仪器与传统仪器的比较。 表 虚拟仪器与传统仪器的比较 虚拟仪器 传统仪器 软件使得开发与维护费用低 开发与维护费用高 关键是软件 关键是硬件 价格低，可重复用，可重配置性强 价格昂贵 用户定义仪器功能 厂商定义仪器功能 技术更新周期 短（ 1~2 年） 技术更新周期长（ 5~10。