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摘 要

PID控制作为一种不基于和依赖模型的控制方法，在工业控制领域具有很强的生命力。PID控温利用PID调节原理，其控制规律为比例、积分、微分控制，即根据系统的误差量，利用比例、积分、微分算法，计算出控制调节量，以实现对系统的控制。基于虚拟仪器软件LabVIEW设计了一套多点精确控温系统。利用LabVIEW软件编写的测控温程序配合网络数据采集卡、固态继电器等硬件，实现了对加热装置的精确测温、控温。该系统使用的B型热电偶的测温精度能达到0.1℃，长时间定点控温范围能稳定在±0.5℃之内。该系统配合局域网可扩充至4047个测温节点，2024个控温节点，成为一个大型的测温控温系统进行多点控温。

关键词：PID控制；LabVIEW软件；数据采集；精密测温；多点控温

Design of PID Accurate Multi-point Temperature Control System Based on LabVIEW

Abstract

PID control as a non-based and dependent model of the control method which has a strong vitality in the field of industrial control. PID control temperature using PID regulation principle use proportional, integral, differential algorithm as its control law that is, according to the system error, the use of proportional, integral, differential algorithm to calculate the control adjustment to achieve the control of the system.a set of accurate multi-point temperature control system is designed based on the virtual instrument software LabVIEW. The accurate temperature measurement and temperature control of the heating device is realized, using the program written on the software LabVIEW, with the hardware of Network Data Acquisition Card and solid state relay. The temperature measurement accuracy of the B type thermocouple used in the system can reach 0.1 ℃, and the range of the control temperature can be stabilized inside 0.5 degrees Celsius for a long time. The system can be expanded to 4047 temperature measurement nodes and 2024 temperature control nodes with a local area network, to become a large-scale temperature control system for multi-point temperature control.

Key words: PID control; LabVIEW; Data Acquisition; Precision temperature measurement; Multi-point temperature control

目 录

摘要………………………………………………………………………I

ABSTRACT ………………………………………………………………II

引言………………………………………………………………………1

第一章 简介……………………………………………………………2

1.1 硬件选用与功能介绍………………………………………………………2

1.2 软件选用与功能介绍………………………………………………………4

第二章PID多点精确控温系统程序……………………………………5

2.1 利用LabVIEW实现数据采集卡与PC连接 ………………………………6

2.2 温度与电压转换程序………………………………………………………7

2.3 PID工具包 …………………………………………………………………8

2.4 PWM子VI及精确控温程序的设计…………………………………………9

2.5 多点控温的实现 …………………………………………………………10

结语 ……………………………………………………………………11

参考文献 ………………………………………………………………12

0 引 言

在实际生活与工业生产中需要测量温度和控制温度的场合极其广泛[1-2]，其中控温方式种类繁多，如机械式控温、PID控温、模糊控温等等。PID控制作为一种不基于和依赖模型的控制方法，在工业控制领域具有很强的生命力[3]。PID控温利用PID调节原理，其控制规律为比例、积分、微分控制，即根据系统的误差量，利用比例、积分、微分算法，计算出控制调节量，以实现对系统的控制[4]。在工业过程控制中，常规PID控温具有原理简单、易于实现、使用非常方便、稳定可靠、稳态无静差等优点。目前PID控温仪大多是由PID控制仪表与各类传感器、配送器结合使用，例如配合热电阻或热电偶以实现温度的测量、显示、报警控制与变送输出[5]。传统PID控温仪大多只适用于控制单点温度或者一定范围内热流密度变化较小的加热系统。在实际应用中，经常会遇到控温对象物理尺寸较大的情况（如大型的隧道炉），针对这种空间较大的加热对象，单点PID控温仪很难保证内部温度分布均匀的需要，而采取多台单点控温仪组成多点控温系统则大大增加了系统的硬件成本和复杂程度。

本论文设计的PID多点精确控温系统是由计算机结合网络数据采集卡以及温度传感器等硬件构成一个多通道采集测控系统。通过LabVIEW编写的程序实现了PC端处理、存储、显示温度变化，并控制网络数据采集卡对加热装置进行精确控温。LabVIEW是美国国家仪器公司（National Instruments）推出的一种基于G语言的图形编程开发环境，是目前国际上应用最广泛的虚拟仪器软件平台之一，主要应用于仪器控制、数据采集、数据显示等领域，适用于Windows、Macintosh、UNIX等多种操作系统，其最大的优势在于测控系统的开发[6-9]。我们设计的控温系统还可以通过局域网非常方便的扩充测温及控温端口，使用非常方便、灵活，可以满足大型加热装置的控温要求。

第一章 简介

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