PCL711B采集卡在水温控制中的应用.doc

1、摘 要水温控制技术在很多工业生产设备和家用电器中广泛应用，控制算法一般采用PID控制，这是工业自动控制中常用的一种控制算法。基于PC的水温控制系统以数据采集卡作为被控量信号的反馈通道和控制量信号的输出通道，是控制器与被控对象之间的关键连接部件。本文设计了一个基于PCL711B采集卡的水温控制系统, 由下位机、上位机、和通讯网络三部分组成。下位机是基于采集卡PCL711B和温度传感器AD590的高精度数据采集系统，功能是对温度的检测与输出控制。上位机采用计算机，与下位机进行数据信息的交互，并显示各路温度值及其曲线、控制参数、设定值等。其中，温度检测单元和可控硅调功控温单元是本文的设计重点。温度检

2、测单元，根据设计指标的要求我们选择了温度传感器AD590，实现温度采集。输出控制单元是通过对加热电阻丝的电源通断来实现的，采用可控硅（晶闸管）调功方式。通过MOC3041光耦过零触发器实现对功率晶闸管的过零触发，从而实现对被控对象（如炉温）的PID温度调节。采用PID算法的控制方式控制双向可控硅的导通、关断, 调整功率, 使之切断或接通加热器, 从而控制水温稳定在预设定值上。关键词： PCL711B采集卡；温度传感AD590；PID温度调节；可控硅调功ABSTRACT Temperature control technology is widely used to control in man

3、y industrial production equipment and household appliances. Generally, the PID control algorithm is commonly used in industrial automatic control. The data acquisition card is used for Temperature control system based on PC as a channel. The channels include the feedback channel for the signal of co

4、ntrole volume and the output channel for the signal of controled volume. The data acquisition card is the key components connections the controller with the target controled.The paper main designs a brainpower controlling system of water temperature based on the Acquisition Card AD590. It consists o

5、f up a machine, bottom a machine, and communication network. Bottom a machine is a high accuracy data collection system that bases on the Acquisition Card PCL711B and the temperature sensor AD590 system. Its function is to temperature and output the control. The up a machine is a PC. with the bottom

6、 a machine proceeding data information hands over with each other, combine each road of manifestation temperature value and its curve, control parameter, initial value.etc. Among them, the units of the temperature examination and the regulating power of the can-controlled silicon are the points of t

7、his design.For the temperature examination unit , consider of the index request of the design, we choosing the the temperature sensor AD590 to realize temperature collection.The output controlled unit is achieved by turn-on and turn-off of the power supply of the heated resistance wire, and adopt th

8、e regulating power of the can-controlled silicon. via photoelectricity coupling by-zero trigger MOC3041, it can actualize by-zero touch-off to power thyristor, thereby actualize the PID thermoregulation of the under controller (such as the temperature camp stove). The PID control algorithm is used t

9、o control of two-way thyristor conduction, turn-off, adjusting the power, cut off or connected to the heater to control the water temperature has stabilized at pre-set value.Key Words: the Acquisition Cardr; PCL711B; the temperature sensor AD590; the PID thermoregulation；the regulating power of the

10、can-controlled silico目 录引言11 绪论21.1 课题研究背景和意义21.1.1数据采集21.1.2基于PC的控制系统51.1.3温度控制系统的发展51.2 本课题的研究内容和要求62 系统方案设计83 硬件设计93.1 检测电路设计93.2 控制电路设计113.3 系统电源设计143.4 总体电路设计154 PCL711B采集卡介绍174.1 简介174.1.1规格174.1.2一般特性184.2 PCL711B参数设置184.2.1 I/O端口设置184.2.2 I/O地址选择194.3 D/A范围选择194.4 连接针头的分配205 软件设计225.1 程序设计22

11、5.1.1温度控制程序设计225.1.2界面设计255.1.3PID运算程序设计275.2 PID程序调试：295.2.1参数选择方法295.2.2采样周期的选择316 水温电热装置分析337 结论35谢 辞36参考文献37引言 众所周知，温度控制在我们的日常生活及工业上生产上都有着广泛的应用。 科学在进步，人们对温度控制的要求越来越高，在工业生产当中更是如此。因此测量控制系统的精度将成为衡量一个系统成败的重要指标。水温控制系统作为一种比较常见的温控系统，在我们的生活中的应用更加广泛。功能上对其稍加扩展可以进一步用于室温控制、其他温控设施。水温控制的方法很多，在一些温控系统中，一般我们常见的有

12、热敏电阻、温度传感器PT100、热电偶转换成A/D转换器能接收的模拟量，经过采样/保持电路进行A/D转换后，再送入单片机及其相应的外围电路，完成监控。但是由于传统的信号处理电路实现复杂、易受干扰、不易控制且精度不高，所以在我们这个系统当中采用线性变化的AD590温度传感器与性价比良好的晶闸管和功能强大的PCL711B采集卡。PCL711B是一款ISA总线的半长卡，能够为PC/AT及其兼容系统提供四相基本I/O功能：A/D转换、D/A转换、数字量输入和数字量输出。PCL711B成本低，能够执行多种I/O工作，是OEM、学校和企业的理想选择。1 绪论进入21世纪后，数据采集领域正在发生着重要的变化

13、。首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统正在发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量正在增大,与个人计算机兼客的数据采集系统的数量也在增加。数据采集与控制 数据采集已长时间地被认为与数据记录及其它数据收集系统相等同。在工作时,一些要打印出硬拷贝,而另一些则把采集的数据馈送给主计算机处理。但是,随着分布式控制在各个领域里越来越普遍地应用,数据采集设备开始同控制设备相结合。1.1 课题研究背景和意义1.1.1数据采集数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具。被采集数据是已被转换为

14、电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包抱对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛互联网及分布式领域，数据

15、采集领域已经发生了重要的变化。首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量不断增大,与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。国内外各种数据采集机先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。（1）数据采集系统的发展近况现代的数据采集系统在系统初始化、编程、修改、扩充等方面,变得比过去更加容易。变换器的技术进展,允许以更高的分辨率,更快的采样速率和更低的成本实现更精密的测量其他硬件的改进使功能模块能够互换。这些功能模块通过对电流、电压和电阻的检测,实现对诸如应变、温度、压力和流量等物理量的测量。附加模块有助于控制任务的圆满完成。各

16、制造厂家正在用接口技术如变压器祸和光隔离技术来消除“黑盒子”接口和解决噪声间题。大多数数据采集系统使用菜单驱动软件,用户可以采用诸如这样的高级语言或用提供更高级控制的扩展型语言来编程。为了增强数据显示能力,也可买到作图软件包。不久以前,要实现一个数据采集系统还需要购买一台计算机，购买或设计接口板,然后把这些硬件组合起来,并研制驱动这些硬件的软件这一切,说起来容易,做起来难。把这样的系统建立并运行起来,不仅要耗费大量的时间,而且投资巨大。结果,尽管工程师们需要精良的测量设备,但他们总是有点不愿意从事数据采集系统研制开发工作。这样的系统投入运行,常常只在有限的应用中,完成一项任务。显然,要想使这样的系统有较高的效