首页 -> 产品分类 -> 基于LABVIEW微波烧结测控系统的实现
 

基于LABVIEW微波烧结测控系统的实现

时间:2008-08-28 01:41:27  浏览:        

1  引言
虚拟仪器是当前仪器与测量发展的一个重要方向,它为各学科提供了一个通用的测量及仪器的设计研究环境。Lab VIEW是当前用于数据采集、信号处理和虚拟仪器开发的一个标准工具。
Lab VIEW是一种图形化的编程语言,集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。
利用Lab VIEW,可产生独立运行的可执行文件,它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样,Lab VIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。
本文所研究的非氧化物陶瓷材料微波连续化烧结系统就是在LabVIEW7.1这个软件平台上实现的。非氧化物陶瓷材料微波连续化烧结系统是一个第一过程变量——烧结产品温度难以直接检测的推断控制系统,要想实现对该工业过程的良好控制,软测量模型的建立,修正以及辅助变量即二次变量信号的采集处理至关重要。采用LabVIEW7.1G语言软件平台的目的在于利用Lab VIEW强大的数字信号处理能力,以及便捷的模块化软件设计特点,缩短研发周期,提高系统性能。Lab VIEW具有和VC,VB以及MATLAB等高级语言良好的接口能力,可以实现相互调用,使得科研人员能够实现便捷的在应用分析研究,实现系统的不断优化,甚至利用它探讨研究材料的烧结机理。基于Lab VIEW的PC机主程序控制面板。

2  系统整体设计方案
2.1  系统的硬件结构

根据系统要求,遵循系统结构最优化的原则。笔者采用了基于多路RS-232/RS-485总线网络化嵌入式控制体系,见图1:

图1     基于RS-232/RS-485总线的测控系统框图
本系统所需要的硬件资源:阀控&计数模块、喂料、出料模块等采用两个AT89C2051单片机控制两个步进电机,烧结参数检测模块中,温度与压力的检测是由MSC1210增强型51单片机来实现的,热电偶得到的温度信号和压力传感器得到的压力信号直接输入微控制器。MSC1210单片机是TI公司最近研制生产的。它内部有24为Σ-Δ型A/D转换器,内部具有128倍可编程增益。低功耗,3.3V工作电压,是一款具有极高的性价比的模数混合系统级器件。该系统由PC机实现分布式集中控制。
2.2  本系统的软件介绍
根据系统的特点,从功能任务上来看,它是一个多级控制体系,由底层至顶层,依次为:基础控制,运动规划、检测控制,管理级。如图2:

图2     软件结构图
软件的实现主要在以下几个方面:多路串行通信程序;数据采集程序;数字滤波处理;动态仿真显示,上位机软件界面实现如图3。

图3     上位机软件界面
 
3  系统关键技术以及功能的实现
3.1  系统的关键技术

(1) LABVIEW软件应用程序采用并行程序结构,多路串口进行数据通讯。为在多路传感器的数据融合中,使误差最小,两个传感器数据的时间应该相匹配。主要根据传送的数据量和通讯的波特率来确定时间。方法如下:设压力信号P采样频率为a;温度信号采样频率为b(a<b);如图4所示:

图4     温度压力同步原理图
设为P、T信息开始可用时刻,首先从开始向缓存器中存储一系列的温度信号T,由于a<b,此时的P信号可能不是时刻而是前一秒内的信息。假使P信号在t1+△t时刻更新,当接受到P信号t1+△t时间信息后,将缓存器的信息恢复到正确的时间并完成更新,取t1+△t为两个传感器的数据起始时间,这样两路信号就达到了时间上的匹配,此后的信息可以通过传送的数据量以及通讯波特率来确定[3]。
(2) 测控系统的动态仿真用来提示信息和动态显示状态,使操作人员直观的了解系统的工作状态。Lab VIEW本身具有一定的界面设计功能,在本系统的动态仿真软件设计中,考虑到多媒体播放器会占用较多CPU和PC机内存资源,以及所播放图片设计的复杂性,采用了Lab VIEW指示器子VI进行动态仿真程序设计。
主要运用矩形数码管指示器(square led)和垂直梯度滑块指示器(vertical graduated bar)子VI进行仿真程序设计。动态显示生料输送过程,各个阀门的开关状态,喂料和卸料状态、烧结温度变化状况以及各个腔室产品数量。如图5。

图5     生料输送部分仿真程序
改变矩形数码管指示器的位置属性,可以实现生料输送的动态效果。根据下位机传递的各个阀门的开关状态来改变表示阀门开关的矩形数码管指示器的可见属性来实现阀门状态动态显示。为了用矩形数码管指示器形象的表示生料、阀门需要将矩形数码管指示器的颜色属性设置为不同的值。
各个腔室喂料或卸料数量以及烧结温度变化是由垂直梯度滑块指示器来实现的。垂直梯度滑块指示器是一个数据指示器子VI,通过随时给它赋不同的值来实现动态显示腔室产品数目,该子VI的值可以以数字形式显示。烧结温度的变化是通过实时改变垂直梯度滑块指示器颜色属性来实现的。所有子VI的属性变化都是和下位传送的数据想关联的,这样保证了动态显示状态的客观真实。这种采用子VI控件进行仿真程序设计的方法提高了动态显示状态的实时性,是系统运行更加可靠[1][2]。

4  结束语
利用1.abVTFW7.1及现有的实验室器材实现了对微波烧结系统的测控功能,解决了双路传感器时间匹配问题,完成对原料生产过程的动态显示,采集信号的处理和自动对硬件系统进行控制。精简界面,测量信息直观,实现了简洁的可视化控制,所构建的虚拟仪器系统,实现了对多传感器信息的测控,为将来进一步研究利用虚拟仪器测控系统、过程模拟仿真、测控多传感器信息奠定了基础。

  
】【关闭

 
 搜索信息
 产品小分类
v 箱式微波烧结v 连续式微波烧结
v 微波马弗炉v 粉末冶金
v 硬质合金v 磁性材料
v 特种铁合金v 结构陶瓷、功能陶瓷
v 微波烧结技术研究v 微波烧结介绍
 产品分类
v 微波干燥 v 微波杀菌
v 微波烧结 v 微波真空
v 微波萃取 v 微波解冻
v 微波消解 v 微波合成
v 微波等离子 v 微波加热
v 微波化学 v 商业微波炉
v 微波硫化 v 微波专利
v 微波备件
 热点信息 
·凯尔微波致全体客户一封 05-26
·企业文化 05-10
   
 

电话:86 535 6820199/077/288   传真:86 535 6820288     咨询:8618653505872

公司地址:烟台市西盛街28号第一大道1007-1
生产工厂:山东省蓬莱市经济技术开发区上海路1号   邮编:264000  粤ICP备05020791号