基于虛擬儀器技術(shù)的貯液罐狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、信息與電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2015/2016學(xué)年第一學(xué)期） 課程名稱 ： 測(cè)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 題 目 ： 基于虛擬儀器技術(shù)的貯液罐 狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 1周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2016年1月8日目錄一、概述2二、課程設(shè)計(jì)目的及要求22.1 設(shè)計(jì)目的22.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和技術(shù)要求2 2.2.1 設(shè)計(jì)主要任務(wù)2 2.2.2 技術(shù)要求3三、總體設(shè)計(jì)43.1 設(shè)計(jì)流程框圖43.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容43.3 設(shè)計(jì)步驟53.4 設(shè)計(jì)結(jié)果53.4.1 前面板圖形53.4.2 背面板程序框圖63.4.3 程序運(yùn)行時(shí)圖形7四、課程設(shè)計(jì)心得與體會(huì)8五、參考

2、文獻(xiàn)8一、概述虛擬儀器技術(shù)就是利用高性能的模塊化硬件，結(jié)合高效靈活的軟件來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化的應(yīng)用。靈活高效的軟件能幫助我們創(chuàng)建完全自定義的用戶界面，模塊化的硬件能方便地提供全方位的系統(tǒng)集成，標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件平臺(tái)能滿足對(duì)同步和定時(shí)應(yīng)用的需求，這也正是NI近30年來(lái)始終引領(lǐng)測(cè)試測(cè)量行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的原因所在。只有同時(shí)擁有高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺(tái)這三大組成部分，才能充分發(fā)揮虛擬儀器技術(shù)性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少，以及出色的集成這四大優(yōu)勢(shì)。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器

3、集成環(huán)境）是一種圖形化的編程語(yǔ)言（又稱G語(yǔ)言），它是由美國(guó)NI公司推出的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)，也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境,使用這種語(yǔ)言編程時(shí)，基本上不用寫程序代碼，取而代之的是程序框圖。LabVIEW的特點(diǎn)如下：u 編程簡(jiǎn)單；u 開發(fā)周期短；u 高效性；u 開放性；u 自定義性；u 性價(jià)比高，能一機(jī)多用。二、課程設(shè)計(jì)目的及要求 2.1 設(shè)計(jì)目的通過(guò)測(cè)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合設(shè)計(jì)能力。根據(jù)所學(xué)虛擬儀器技術(shù)課程的理論知識(shí)及l(fā)abview軟件，對(duì)編程、仿真等進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2.2 設(shè)計(jì)任務(wù)

4、和技術(shù)要求 2.2.1 設(shè)計(jì)主要任務(wù) 1. 掌握狀態(tài)監(jiān)控的原理； 2. 確定貯液罐狀態(tài)監(jiān)控的方案； 3. 利用LabVIEW軟件編制監(jiān)控界面； 4. 對(duì)本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 2.2.2 技術(shù)要求 1. 模擬實(shí)時(shí)顯示貯液罐液位狀態(tài)； 2. 模擬顯示貯液罐溫度以及壓力； 3. 要求系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，顯示直觀，使用方便，滿足用戶要求； 4. 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書寫規(guī)范、文字通順、圖表清晰、數(shù)據(jù)完整、結(jié)論明確。 三、總體設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)流程框圖 3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 監(jiān)測(cè)一個(gè)貯液罐的實(shí)際液位、溫度、進(jìn)口壓力、出口壓力；用曲線圖顯示被測(cè)量液位隨時(shí)間的變化情況；液位超標(biāo)時(shí)用指示器報(bào)警；手動(dòng)和自動(dòng)兩

5、種方式調(diào)節(jié)貯液罐的液位高度；用調(diào)節(jié)步長(zhǎng)按鈕決定自動(dòng)調(diào)節(jié)的快慢程度；設(shè)計(jì)貯液罐狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)前面板。 3.3 設(shè)計(jì)步驟1、 前面板設(shè)計(jì)整個(gè)貯液罐監(jiān)控系統(tǒng)前面板需要的控件有：停止鍵、手自動(dòng)切換、液位超標(biāo)指示燈、步長(zhǎng)調(diào)節(jié)旋鈕、高度設(shè)定、實(shí)際高度顯示、進(jìn)出口壓力顯示、溫度顯示和實(shí)際液位高度波形圖。停止鍵、手自動(dòng)切換、液位超標(biāo)在新式布爾量控件中進(jìn)行選擇，步長(zhǎng)調(diào)節(jié)旋鈕在數(shù)值控件中選擇旋鈕、壓力表在數(shù)值中選擇量表控件，設(shè)定高度、實(shí)際高度、溫度在數(shù)值控件中分別選擇垂直指針滑動(dòng)桿垂直填充滑動(dòng)桿和溫度計(jì)，液位高度波形圖選擇波形圖表。2、 程序框圖設(shè)計(jì)程序采用While循環(huán)結(jié)構(gòu)，結(jié)束用停止布爾按鈕結(jié)束，除設(shè)定高度和調(diào)

6、節(jié)步長(zhǎng)是手動(dòng)設(shè)置外，其他輸入如壓力和溫度的設(shè)定均采用編程數(shù)值隨機(jī)數(shù)的方式給定，手自動(dòng)切換布爾量連接比較選項(xiàng)中的選擇節(jié)點(diǎn)，用于切換手自動(dòng)，液位超標(biāo)將實(shí)際高度和超標(biāo)高度比較，輸出一布爾量。 3.4 設(shè)計(jì)結(jié)果 3.4.1 前面板圖形 3.4.2 背面板程序框圖 1、壓力顯示程序框圖 2、設(shè)定和實(shí)際液面高度程序框圖 3、溫度顯示程序框圖 3.4.3 程序運(yùn)行時(shí)圖形四、課程設(shè)計(jì)心得與體會(huì) 這一周的課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)眼間就過(guò)去了，現(xiàn)在總結(jié)一下這一周的點(diǎn)滴，感觸頗多。首先，我們的課題”基于labview的貯液罐狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”主要是在前幾屆學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)完善，在已有的基礎(chǔ)上做確實(shí)讓我們少走了一些彎路，

7、但是，在完成的過(guò)程中還是出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題。首先，這對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的東西，剛開始看這個(gè)課設(shè)時(shí)有些無(wú)從下手的感覺，所以前幾天，我們主要是大量搜集資料，在這過(guò)程中我了解到關(guān)于液位狀態(tài)監(jiān)控很多相關(guān)的東西，漸漸的我們的思路就清晰了。這次課設(shè)我們用的軟件是labview，在學(xué)習(xí)軟件的過(guò)程中，我體會(huì)到了軟件的優(yōu)越性，最后軟件編寫成功。值得一說(shuō)的的是“細(xì)節(jié)決定成敗”，軟件當(dāng)中很小的細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，真正運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。將虛擬儀器拓展到自動(dòng)控制領(lǐng)域，構(gòu)成一種基于虛擬儀器的貯液罐狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，這有效地提高了資源利用效率，讓更多的同學(xué)了解虛擬儀器在工業(yè)控制中的應(yīng)用，豐富了虛擬儀器的教學(xué)內(nèi)容，使我們的學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)走上一個(gè)新的高度。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中我不僅學(xué)習(xí)了labview軟件、結(jié)合了課程知識(shí)更是提高了我對(duì)研究問(wèn)題，處理問(wèn)題的能力，并且這次課程設(shè)計(jì)的完成，要感謝老師們的細(xì)心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，謝謝你們。五、參考文獻(xiàn) 1曹玲芝.現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器M .北京:北京航空航天大學(xué)出版社； 2侯國(guó)屏等.LabVIEW7.1 編程與虛擬儀器設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社； 3王伯雄，王雪，陳非凡.工程測(cè)試技術(shù).清華大學(xué)出版社； 4 張毅, 周紹磊. 虛擬儀器技術(shù)