基于虛擬儀器的輪胎硫化溫度壓力控制系統(tǒng)設計數(shù)據庫部分軟件設計說明

1、 PAGE56 / NUMPAGES64畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導教師簽名： 日期：使用授權說明本人完全了解大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設

2、計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部

3、門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位論文的全部或部分容編入有關數(shù)據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日注意事項1.設計（論文）的容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清

4、單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它

5、基于虛擬儀器的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設計數(shù)據庫部分軟件設計摘要硫化是制造輪胎的最后工序，硫化質量的好壞，直接關系輪胎產品的質量和成品合格率。輪胎硫化的三要素為時間、溫度和壓力。因此，在實際生產過程中需要實時的對溫度和壓力的數(shù)據進行采集、觀察、存儲、歷史數(shù)據查詢與遠程訪問操作，便于更好的控制輪胎硫化過程。虛擬儀器的核心技術思想就是“軟件即是儀器” 。其優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構建，所以應用面極為廣泛。它功能強大，操作靈活，完全圖形化界面，風格簡約，符合傳統(tǒng)設備的使用習慣，用戶不經培訓即可迅速掌握操作規(guī)程?；谔摂M儀器的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設計數(shù)據庫部分

6、軟件設計是以虛擬儀器為基礎，數(shù)據庫為中心，數(shù)據采集和管理重點。由LABVIEW軟件編程結合數(shù)據采集硬件來實現(xiàn)的。實現(xiàn)輪胎硫化過程中對溫度、壓力的實時數(shù)據進行管理和操作與遠程訪問操作。關鍵詞：輪胎硫化；虛擬儀器；數(shù)據庫；LABVIEWAbstractVulcanization is the final process of manufacturing tires,and the quality of vulcanization has a direct influence on the quality of tires and percent of pass of finished produc

7、ts.Three elements forTire vulcanization are time,temperature and pressure. Therefore,during the production process we need prompt collection,observation and storage of data about temperature and pressure,historical data inquiries and remote access operations,to facilitate better control of tire vulc

8、anization.Technologicallythecore idea of Virtual Instrument is software is equipment.Advantage lies in that its exclusive equipment systems can be designed by users themselves. Also,it is flexible in function and easy to build,so it is widely used.Its power is great;operation flexible; interface ful

9、ly graphical;style simple,and in line with the customary use of traditional equipment.Yet the user can not quickly grasp the rules without training.On account of the tire vulcanization temperature and pressure control system design of Virtual instrument-database software design is based on virtual i

10、nstrument,with database as its centre,and data acquisition and management its focus.And its completed by LABVIEW software programming when combined with data acquisition hardware,and meanwhile in Tire vulcanizationthe realization of data management and operation of the temperature and pressure of re

11、al-time and operation of remote access are achieved.Key words:tire curing;virtual instrument;database;LABVIEW目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232908737摘要 PAGEREF _Toc232908737 h IHYPERLINK l _Toc232908738Abstract PAGEREF _Toc232908738 h IIHYPERLINK l _Toc232908739目錄 PAGEREF _Toc232908739 h IIIHYP

12、ERLINK l _Toc232908740第一章 緒論 PAGEREF _Toc232908740 h 1HYPERLINK l _Toc2329087411.1 引言 PAGEREF _Toc232908741 h 1HYPERLINK l _Toc2329087421.2 課題背景 PAGEREF _Toc232908742 h 1HYPERLINK l _Toc2329087431.2.1 輪胎硫化技術的發(fā)展 PAGEREF _Toc232908743 h 1HYPERLINK l _Toc2329087441.2.2 虛擬儀器技術發(fā)展趨勢 PAGEREF _Toc232908744

13、h 2HYPERLINK l _Toc2329087451.3 本章小結 PAGEREF _Toc232908745 h 4HYPERLINK l _Toc2329087461.3.1 本設計所做的工作 PAGEREF _Toc232908746 h 4HYPERLINK l _Toc2329087471.3.2 本設計優(yōu)點 PAGEREF _Toc232908747 h 4HYPERLINK l _Toc232908748第二章 輪胎硫化技術 PAGEREF _Toc232908748 h 5HYPERLINK l _Toc2329087492.1 輪胎硫化的目的與意義 PAGEREF _T

14、oc232908749 h 5HYPERLINK l _Toc2329087502.2 輪胎硫化的方式與步驟 PAGEREF _Toc232908750 h 5HYPERLINK l _Toc2329087512.2.1 硫化的方式 PAGEREF _Toc232908751 h 5HYPERLINK l _Toc2329087522.2.2 硫化的步驟 PAGEREF _Toc232908752 h 6HYPERLINK l _Toc2329087532.3 輪胎硫化的工藝要求 PAGEREF _Toc232908753 h 7HYPERLINK l _Toc2329087542.4 硫化過

15、程的主要問題 PAGEREF _Toc232908754 h 8HYPERLINK l _Toc232908755第三章 虛擬儀器 PAGEREF _Toc232908755 h 10HYPERLINK l _Toc2329087563.1 虛擬儀器技術概述 PAGEREF _Toc232908756 h 10HYPERLINK l _Toc2329087573.1.1 虛擬儀器的概念 PAGEREF _Toc232908757 h 10HYPERLINK l _Toc2329087583.1.2 虛擬儀器的特點與優(yōu)勢 PAGEREF _Toc232908758 h 10HYPERLINK l

16、 _Toc2329087593.1.3 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較 PAGEREF _Toc232908759 h 11HYPERLINK l _Toc2329087603.1.4 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc232908760 h 12HYPERLINK l _Toc2329087613.1.5 虛擬儀器I/O接口設備 PAGEREF _Toc232908761 h 13HYPERLINK l _Toc2329087623.1.6 虛擬儀器的軟件結構 PAGEREF _Toc232908762 h 15HYPERLINK l _Toc2329087633.1.7 虛擬儀器的

17、開發(fā)語言 PAGEREF _Toc232908763 h 15HYPERLINK l _Toc2329087643.1.8 圖形化虛擬儀器開發(fā)平臺LabVIEW PAGEREF _Toc232908764 h 16HYPERLINK l _Toc2329087653.1.9 基于LabVIEW平臺的虛擬儀器程序設計 PAGEREF _Toc232908765 h 16HYPERLINK l _Toc2329087663.2 數(shù)據庫技術 PAGEREF _Toc232908766 h 17HYPERLINK l _Toc2329087673.2.1 數(shù)據庫技術 PAGEREF _Toc23290

18、8767 h 17HYPERLINK l _Toc2329087683.2.2 數(shù)據庫技術概述 PAGEREF _Toc232908768 h 18HYPERLINK l _Toc2329087693.2.3 ADO與數(shù)據庫的交互技術 PAGEREF _Toc232908769 h 20HYPERLINK l _Toc2329087703.2.4 ACCESS數(shù)據庫介紹 PAGEREF _Toc232908770 h 20HYPERLINK l _Toc232908771第四章 數(shù)據采集技術、信號測量與調理 PAGEREF _Toc232908771 h 22HYPERLINK l _Toc2

19、329087724.1 數(shù)據采集技術概論 PAGEREF _Toc232908772 h 22HYPERLINK l _Toc2329087734.1.1 采集系統(tǒng)的一般組成與各部分功能描述 PAGEREF _Toc232908773 h 23HYPERLINK l _Toc2329087744.2 信號調理 PAGEREF _Toc232908774 h 25HYPERLINK l _Toc2329087754.2.1 信號處理 PAGEREF _Toc232908775 h 25HYPERLINK l _Toc2329087764.2.2 輸入信號的連接方式 PAGEREF _Toc232

20、908776 h 26HYPERLINK l _Toc2329087774.3 測量系統(tǒng) PAGEREF _Toc232908777 h 26HYPERLINK l _Toc2329087784.3.1 測量系統(tǒng)分類 PAGEREF _Toc232908778 h 26HYPERLINK l _Toc2329087794.3.2 選擇合適的測量系統(tǒng) PAGEREF _Toc232908779 h 28HYPERLINK l _Toc2329087804.4 數(shù)據采集卡的選擇 PAGEREF _Toc232908780 h 30HYPERLINK l _Toc2329087814.4.1 數(shù)據采

21、集卡的主要性能指標 PAGEREF _Toc232908781 h 30HYPERLINK l _Toc2329087824.4.2 數(shù)據采集卡(DAQ卡)的組成 PAGEREF _Toc232908782 h 31HYPERLINK l _Toc2329087834.4.3 NI PCI-6221數(shù)據采集卡 PAGEREF _Toc232908783 h 31HYPERLINK l _Toc2329087844.5 傳感器和變送器選擇 PAGEREF _Toc232908784 h 32HYPERLINK l _Toc2329087854.5.1 測溫原理 PAGEREF _Toc23290

22、8785 h 32HYPERLINK l _Toc2329087864.5.2 擴散硅式差壓變送器 PAGEREF _Toc232908786 h 34HYPERLINK l _Toc2329087874.6 系統(tǒng)的軟件總體框圖和硬件執(zhí)行結構圖 PAGEREF _Toc232908787 h 35HYPERLINK l _Toc2329087884.6.1 系統(tǒng)總體框圖 PAGEREF _Toc232908788 h 35HYPERLINK l _Toc2329087894.6.2 系統(tǒng)的硬件結構圖 PAGEREF _Toc232908789 h 35HYPERLINK l _Toc23290

23、8790第五章 LABVIEW設計前面板實現(xiàn)的功能與布局 PAGEREF _Toc232908790 h 37HYPERLINK l _Toc2329087915.1 前面板實現(xiàn)功能 PAGEREF _Toc232908791 h 37HYPERLINK l _Toc2329087925.2 前面板分布與布局設計 PAGEREF _Toc232908792 h 37HYPERLINK l _Toc2329087935.2.1 登陸系統(tǒng) PAGEREF _Toc232908793 h 37HYPERLINK l _Toc2329087945.2.2 采集通道配置 PAGEREF _Toc2329

24、08794 h 37HYPERLINK l _Toc2329087955.2.3 實時數(shù)據顯示 PAGEREF _Toc232908795 h 38HYPERLINK l _Toc2329087965.2.4 歷史數(shù)據查詢 PAGEREF _Toc232908796 h 38HYPERLINK l _Toc2329087975.2.5 預設參數(shù)設置 PAGEREF _Toc232908797 h 38HYPERLINK l _Toc2329087985.3 LABVIEW的WEB遠程控制 PAGEREF _Toc232908798 h 40HYPERLINK l _Toc2329087995.

25、3.1 WEB服務技術 PAGEREF _Toc232908799 h 40HYPERLINK l _Toc2329088005.3.2 通過網頁連接遠程VI面板 PAGEREF _Toc232908800 h 40HYPERLINK l _Toc232908801第六章 系統(tǒng)具體應用程序的實現(xiàn) PAGEREF _Toc232908801 h 42HYPERLINK l _Toc2329088026.1 總體規(guī)劃 PAGEREF _Toc232908802 h 42HYPERLINK l _Toc2329088036.2 各部分程序分塊設計 PAGEREF _Toc232908803 h 42

26、HYPERLINK l _Toc2329088046.2.1 登陸系統(tǒng)模塊 PAGEREF _Toc232908804 h 42HYPERLINK l _Toc2329088056.2.2 數(shù)據采集模塊設計 PAGEREF _Toc232908805 h 43HYPERLINK l _Toc2329088066.2.3 信號處理模塊設計 PAGEREF _Toc232908806 h 45HYPERLINK l _Toc2329088076.2.4 實時數(shù)據顯示模塊設計 PAGEREF _Toc232908807 h 45HYPERLINK l _Toc2329088086.2.5 預設參數(shù)模

27、塊設計 PAGEREF _Toc232908808 h 46HYPERLINK l _Toc2329088096.2.6 數(shù)據存貯模塊設計 PAGEREF _Toc232908809 h 46HYPERLINK l _Toc2329088106.2.7 歷史數(shù)據查詢 PAGEREF _Toc232908810 h 48HYPERLINK l _Toc232908811第七章 系統(tǒng)調試 PAGEREF _Toc232908811 h 49HYPERLINK l _Toc232908812第八章 總結 PAGEREF _Toc232908812 h 50HYPERLINK l _Toc232908

28、813參考文獻 PAGEREF _Toc232908813 h 51HYPERLINK l _Toc232908814致 PAGEREF _Toc232908814 h 53緒論引言基于虛擬儀器的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設計數(shù)據庫部分軟件設計的主要功能為能夠對輪胎硫化溫度、壓力控制原始數(shù)據進行采集、保存、分析、遠程訪問等。因此，在輪胎硫化過程中本課題必須實現(xiàn)通過虛擬儀器板卡實現(xiàn)對輪胎硫化過程中的溫度、壓力數(shù)據進行采集，實時觀測，數(shù)據存儲，遠程訪問。從而達到對輪胎硫化過程的監(jiān)測和控制。課題背景輪胎硫化技術的發(fā)展輪胎硫化是輪胎加工生產過程中很重要的一部分，橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產生交聯(lián)，

29、因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠進行硫化以后，經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯(lián)，形成三維網狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。傳統(tǒng)控制硫化過程的方法是定時控制，這種方法是假定橡膠硫化的過程中模柜溫度和壓力保持恒定，但是由于鍋爐蒸汽壓力波動以與蒸汽在管道中傳輸溫度遞減等因素的影響，硫化溫度很不穩(wěn)定。這樣生產出的輪胎，經常出現(xiàn)過硫化和欠硫化現(xiàn)象，另外工人的勞動強度大，資源浪費嚴重。 現(xiàn)代控制硫化過程的方法是根據蒸汽管道的溫度實時調整硫化時間的等效硫化控制。大部分現(xiàn)有系統(tǒng)對輪胎硫化過程中采集的溫度、壓力數(shù)

30、據和分析結果采用打印方式直接輸出后歸檔保存，再采用手工方式管理。其余的將數(shù)據和結果存入文件系統(tǒng)，采用文件方式進行管理。這兩種數(shù)據管理方式都存在一定的缺陷和局限。手工方式無法處理大量數(shù)據且速度慢，易出錯，效率極低。文件系統(tǒng)管理雖然比手工管理有了很大改進，但是存在安全性差、數(shù)據冗余度大和不能對數(shù)據實現(xiàn)集中管理等問題?；谔摂M儀器的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設計數(shù)據庫部分軟件設計是以數(shù)據管理為重點，由數(shù)據采集、數(shù)據存儲、數(shù)據查看、數(shù)據維護和遠程查看等幾個部分組成。它是由計算機軟件結合數(shù)據采集硬件來實現(xiàn)的，用戶可以根據自己的需要任意選擇配件和定義儀器的功能，因此它可以進行輪胎硫化過程中溫度、壓力的實時

31、數(shù)據采集、數(shù)據存儲、與遠程訪問，具有極大的靈活性和通用性。虛擬儀器技術發(fā)展趨勢虛擬儀器是微電子、通信、計算機等現(xiàn)代科學技術高速發(fā)展的產物。自從1785年庫侖發(fā)明靜電扭秤，1834年哈里斯提出靜電電表結構以來，電測儀表和電子儀器隨相關技術的進步、儀器儀表元器件質量的提高和測量理論方法的改進得到飛速發(fā)展。有一種較普遍地說法將測量儀器的發(fā)展分為五個階段，如圖1.1所示。圖1.1測量技術的發(fā)展從十九世紀初到二十世紀末，測量儀器經歷了模擬儀器、電子儀器、數(shù)字儀器、智能儀器等階段，發(fā)展到現(xiàn)在的虛擬儀器。模擬儀器主要有模擬式電壓表、電流表等，這些儀表解決了當時對某些量的測量的需求。從二十世紀初到五十年代左右

32、，測量儀器的材料性能得到改善出現(xiàn)了電子管，同時測量理論和方法與電子技術、控制技術相結合，出現(xiàn)了以記錄儀和示波器為代表的電子儀表五十年代以后隨著晶體管和集成電路的出現(xiàn)以與應用電子技術的發(fā)展將數(shù)字技術成功地應用到測量儀器。這時電子控制集成電路和計算機技術開始融為一體成為測量儀器的主要特征。七十年代初第一片微處理器問世，微型計算機技術從此發(fā)展迅猛，在其影響下測量儀器呈現(xiàn)出新的活力并取得了長足進步。伴隨微電子技術、計算機技術、網絡技術的迅速發(fā)展與在電工電子測量技術領域的應用，測量儀器也不斷進步和發(fā)展，出現(xiàn)了智能儀器。智能儀器是將微機置于儀器部，使儀器具有控制、存儲、運算、邏輯判斷與自動操作等智能特點，

33、并在測量準確度、靈敏度、可靠性、自動化程度、運用能力與解決測量技術問題的深度和廣度等方面都有明顯的進步。這種置微處理器的儀器，既能進行自動測試又能完成數(shù)據處理，可取代部分的腦力勞動。隨著電子技術、微計算機技術的發(fā)展，智能儀器的智能水平不斷提高。但是在數(shù)字化儀器、智能儀器階段基本上沒有擺脫傳統(tǒng)儀器那種獨立使用、手動操作的模式，難以勝任更復雜、多任務的測量需求。為解決這樣的問題，總線式儀器與系統(tǒng)應運而生。人們發(fā)明制造出CAMAC、RS-232和GPIB等多種儀器通訊接口總線，用于將多臺智能儀器連在一起，以構成更復雜的測試系統(tǒng)。1982年美國西北儀器公司總裁德伯克提出了微機化儀器的概念，也就是人們現(xiàn)

34、在常提到的卡式儀器。卡式儀器是虛擬儀器的雛形，是將傳統(tǒng)獨立式儀器的測量電路部分與接口部分集合在一起制成儀器功能卡，將其插入微機的部插槽或外部插件箱中形成的儀器。PC總線儀器系統(tǒng)是卡式儀器的一種，它是利用PC機部的總線，把若干塊儀器卡插在PC機部或外部擴展機箱而組成的。插卡總線機箱與PC機間的通信，可利用RS-232、GPIB接口總線或以太網電纜等進行。雖然許多廠家通過定義新的儀器總線，不斷對卡式儀器進行改進，但其大多是在微機總線的插槽上進行開發(fā)，沒有統(tǒng)一標準，且各廠家生產的插卡尺寸大小不一，設備兼容性較差。在這種情況下，用戶自然會提出標準化的要求。1987年，美國的惠普和泰克等5家公司在VME

35、總線的基礎上，聯(lián)合提出了一種新型總線系統(tǒng)-VXI(VME eXtension For Instrumentation)總線，即由微機總線VME擴展而成的微機化儀器專用總線。1997年美國NI公司推出了一種新的儀器總線標準PXI總線標準。制定PXI規(guī)的目的是為了將PC的性能價格比優(yōu)勢和PCI總線面向儀器領域的必要擴展結合起來，以期形成一種主流的虛擬儀器測試平臺。相對VXI儀器，按PXI總線標準制成的PXI儀器具有成本低、便于組成便攜式測試系統(tǒng)等優(yōu)點。這些以PC為核心、由測量功能軟件支持，具有虛擬控制面板、必要儀器硬件和通信能力的PC儀器或VXI儀器就是虛擬儀器。虛擬儀器技術的出現(xiàn)，使得用戶可以自

36、己定義儀器，靈活地設計儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的實際需求。隨著虛擬儀器軟件開發(fā)平臺與硬件的發(fā)展，基于虛擬儀器的儀器系統(tǒng)的開發(fā)周期更短，費用更低，測量速度、準確度與可復用性提高，且更便于相應儀器系統(tǒng)的維護和擴展。當今社會正處于一個正在高速發(fā)展的狀態(tài)中，要在有限的時空實現(xiàn)大量的信息交換，隨之而來的是信息密度急劇增大，因而在研究和生產過程中要求數(shù)據采集系統(tǒng)對信息的處理速度越來越高，功能越來越強。先進的數(shù)據采集系統(tǒng)，不僅希望設備能夠單獨進行數(shù)據采集，還希望他們之間能夠互相通信，構成數(shù)據采集系統(tǒng)，甚至是測試網絡系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，以便對眾多的被測信號進行對比、綜合和自動分析、從而得出準確的判斷。然而傳統(tǒng)的

37、數(shù)據采集儀器在此方面受到很大的限制?；谔摂M儀器技術的數(shù)據采集系統(tǒng)的提出在一定程度上解決了傳統(tǒng)數(shù)據采集所面臨的問題，虛擬儀器數(shù)據采集系統(tǒng)成為當今數(shù)據采集系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。本文正是在虛擬儀器技術的基礎上對多通道數(shù)據采集系統(tǒng)進行了設計，實現(xiàn)多路信號的采集，并對實驗數(shù)據進行實時顯示、記錄、分析處理。虛擬儀器的出現(xiàn)是儀器發(fā)展史上的一場革命，代表著儀器發(fā)展的最新趨勢和新方向，并且是信息技術的重要領域擴充，對科學技術的發(fā)展和工業(yè)生產將產生不可估量的影響。本章小結本設計所做的工作本設計以兩個采集通道進行設計，從傳感器來的模擬輸入信號，經過信號調理后，輸入到NI PCI-6221數(shù)據采集卡，然后經過PCI總

38、線送入PC機，由軟件進行數(shù)據處理和采樣波形的實時顯示，并以一定的時間間隔插入數(shù)據庫進行歷史數(shù)據保存，邊采集邊保存，然后通過虛擬儀器的實現(xiàn)了歷史數(shù)據的檢索和WEB遠程控制查詢。本設計優(yōu)點把數(shù)據庫技術同虛擬儀器結合起來，既利用了虛擬儀器測量和數(shù)據分析能力強的特點，又能使其數(shù)據管理能力弱的缺點得以克服。數(shù)據庫技術應用于虛擬儀器是一個很好的選擇，但目前的應用還遠未發(fā)揮其最大功能。盡管現(xiàn)在的虛擬儀器數(shù)據庫系統(tǒng)都具有一定的數(shù)據分析能力，且在數(shù)據量小數(shù)據間關系不太復雜時是有效的，但隨著測試系統(tǒng)越來越大型化、復雜化和綜合化，傳統(tǒng)的數(shù)據分析方法越來越顯得力不從心，因而數(shù)據挖掘在虛擬儀器數(shù)據庫系統(tǒng)中的應用是虛擬儀

39、器數(shù)據管理的一個發(fā)展方向。輪胎硫化技術輪胎硫化的目的與意義輪胎硫化是輪胎加工生產過程中很重要的一個環(huán)節(jié)。橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯(lián)，形成三維網狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。硫化是制造輪胎的最后工序，硫化質量的好壞，直接關系輪胎產品的質量和成品合格率。自1839年美國人Goodyear發(fā)現(xiàn)橡膠硫化至今，人們對硫化所用材料和工藝以與硫化機理的研究從未間斷過。硫化是一個微觀的分子反應過程，由于混煉膠中原材料

40、較多，性能各不一樣，反應非常復雜，因此對硫化的研究一般都是采用對硫化后的膠料進行各種分析（如游離硫含量、溶脹、撕裂強度、永久變形與生熱等），根據產品對各項性能（如耐磨、耐刺、耐熱與耐油等）的要求不同，對配方、結構和硫化工藝進行適當?shù)恼{整，從而達到設計要求。輪胎硫化的方式與步驟硫化的方式硫化工藝過程根據硫化介質的不同而有明顯的區(qū)別，硫化介質主要給硫化過程提供溫度和壓力，硫化中，溫和外溫通常不為同一熱源，外溫介質一般為蒸汽，溫介質一般分為“過熱水”、“高溫蒸汽”、“蒸汽/氮氣”和“熱氮”四種。國輪胎廠家一般采用“過熱水”和“蒸汽”作為溫介質。下面簡要介紹四種溫硫化方式的基本步驟與優(yōu)缺點。（1）過熱

41、水硫化。首先采用低壓蒸氣使輪胎定型，然后利用高壓過熱水進行硫化，硫化中溫度一般為170180度，壓一般在2.22.6兆帕。它的優(yōu)點是，硫化效果比較均勻，外觀合格率較高，過熱水性質穩(wěn)定，不存在溫度衰減等問題；缺點是，硫化溫度低，時間長，效率低，設備不易于安裝和維護。（2）高溫蒸汽硫化。該方式直接將高壓飽和蒸汽通入膠囊中，壓一般為1.61.9兆帕，溫一般為190210度。優(yōu)點是，時間短，硫化效率高，飽和蒸汽使硫化中能耗降低，削減了設備投資；缺點是，對輪胎生產中其它工序的設備和裝置有嚴格的要求，硫化中，壓偏低，容易造成局部壓力不足。（3）蒸汽/氮氣硫化。首先向膠囊入低壓氮氣或蒸汽進行定型，然后在通入

42、190210度高壓飽和蒸汽之后，再向膠囊入2.02.6兆帕高純氮氣進行增壓硫化。優(yōu)點是，與全蒸汽硫化方式相比，減少了蒸汽耗費，降低了能源消耗，增加了膠囊壽命，提高了合格率。（4）熱氮硫化。將經過提純和干燥后的氮氣電加熱至180度左右之后，再用壓縮機將其加壓至3.0兆帕，通過專用循環(huán)裝置使其在膠囊循環(huán)。目前，后兩種硫化方式較前兩種有明顯的優(yōu)勢和更廣闊市場前景。但在實際應用中，它們都有一些共同的問題需要考慮，如氣體泄露、溫差、溫度下降等，其硫化工藝也尚存在一些不完善的地方，有待進一步從理論和實際兩個方面著手改進。硫化工藝過程取決硫化介質，而硫化介質的選取必須綜合考慮兩個方面的因素，一是對輪胎各項物

43、理機械性能的保證，如抓著力、耐久性能和外觀質量等；二是要求能在生產過程中降低成本，提高生產效率，減少能耗和環(huán)境污染。硫化的步驟 各輪胎公司采用的硫化步驟不盡一樣，但主要由以下步驟組成：（1）通高溫飽和蒸汽（2）充填水（視情況而定）（3）通過熱水 （4）熱水回收（5）通冷卻水（視情況而定）（6）主排（7）抽真空（8）開模 第3步可采用3種方式：循環(huán)、半循環(huán)或不循環(huán)，需根據實際情況進行選取。 第4步可采用兩種方式：用高壓蒸汽把膠囊中的過熱水趕回除氧器或設置一熱水回收罐。 第6和7步可采用單路或雙路。 第8步的開模壓力一般設置為0.03MPa。全蒸汽硫化一般有兩種方式：高溫蒸汽進加熱排或高溫蒸汽進，

44、然后主排，再抽真空；高溫蒸汽進加熱排，然后低壓蒸汽進，再主排、抽真空。其中熱排是為了把膠囊中的冷凝水排出。充氮氣硫化還需要增加兩個步驟，即放氣（排出膠囊下部的低溫氮氣）和查漏（關閉所有閥門，看壓有無下降，以觀察有無閥門泄漏）。由于主排時間的長短直接影響到硫化效率，因此主排管徑的設定和走向以與輔助措施（如安裝排空管）對主排的效果至關重要。抽真空可采用蒸汽或動力水，只需將膠囊從胎里脫出并適當收縮，以便輪胎能輕松取出即可。若抽真空過度，膠囊會緊貼中心機構，上環(huán)下降時容易夾破膠囊（B型硫化機）。輪胎硫化的工藝要求1）本控制系統(tǒng)可設定的硫化曲線，隨時可供觀察輪胎硫化工程中實際溫度、壓力變化和設定的曲線進

45、行比較。圖2.1分別為溫度壓力設定曲線。圖2.1 溫度控制曲線圖2.2 壓力控制曲線2）當溫度達不到要求時，根據公式自動計算等效硫化時間，自動進行等效硫化。等效硫化公式（其中硫化溫度系數(shù)可調）如下：1/2=K (t2-t1)/101溫度為t1的硫化時間2溫度為t2的硫化時間K硫化溫度系數(shù)（該系數(shù)根據產品不同為可變值）（3）溫度控制精度為1（0160）4）蒸汽壓力控制精度0.02Mpa5）測溫輸入點為9點，即罐體上，中，下各3點。每一測溫與同層的實際誤差保證在1以。6）罐體上、下的溫度差超過輸入的設定溫度時，自動排放罐底冷凝水，保證硫化罐體溫度的平穩(wěn)性、均一性，在排放冷凝水后一分鐘允許有2的誤差

46、。硫化過程的主要問題目前，輪胎生產的硫化過程面臨著兩個主要問題。1）如何提高輪胎部各點硫化程度的均勻性。由于橡膠是熱的不良導體，硫化中，靠近熱源的輪胎表面溫度變化較快，而部溫度變化較慢，造成了輪胎外硫化程度的不均勻。同時，輪胎部各部分的組成材料是不同的，圖2.3為輪胎的截面圖。其中，胎冠是整個輪胎溫度最高、厚度較大的部位，主要包括氣密層、胎體和鋼絲帶束層等幾個部分，各部分材料的物性差別很大；胎肩是輪胎中厚度最大的部位，其組成材料種類較多，傳熱過程很復雜，最容易“欠硫”；胎側是輪胎中最薄弱的部位，它最易“過硫”。輪胎部組成材料的不均勻必然導致其部溫度上升速度的不均勻，最終使得其部各區(qū)域硫化程度的

47、不均勻。 圖2.3 輪胎截面圖2）如何準確確定輪胎的硫化時間。硫化中，外界條件一般存在一定的波動，它對輪胎的硫化效應影響很大。常規(guī)硫化時間采用固定周期法，不考慮硫化過程邊界條件的波動情況，每個輪胎的硫化周期都是同一設定值，硫化時間整定按系統(tǒng)參數(shù)變化最壞的情況進行，采取“寧過勿欠”的方針，這必然導致多數(shù)情況下輪胎過硫，從而影響產品質量和硫化效率。對于問題（1），通過國外學者的大量研究，一般從兩方面來解決，一方面通過制定新的材料配方，使硫化過程中輪胎部各區(qū)域的溫度上升速度基本一致；另一方面，通過在硫化前對輪胎進行預熱，使硫化開始時，輪胎部保持較高的溫度，從而加快輪胎部各點的硫化速度，以達到硫化程度

48、的外均。對于問題（2），需將固定周期修改為可變周期，每個輪胎的硫化時間需根據外界條件的波動而動態(tài)確定。虛擬儀器虛擬儀器技術概述虛擬儀器的概念虛擬儀器的概念是由美國國家儀器公司（National Instruments）最先提出的。所謂虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測量儀器。虛擬儀器的核心技術思想就是“軟件即是儀器” 。該技術把儀器分為計算機、儀器硬件和應用軟件三部分。虛擬儀器以通用計算機和配備標準數(shù)字接口的測量儀器（包括GP

49、IB、RS-232等傳統(tǒng)儀器以與新型的VXI模塊化儀器）為基礎，將儀器硬件連接到各種計算機平臺上，直接利用計算機豐富的軟硬件資源，將計算機硬件（處理器、存儲器、顯示器）和測量儀器（頻率計、示波器、信號源）等硬件資源與計算機軟件資源（包括數(shù)據的處理、控制、分析和表達、過程通訊以與圖形用戶界面）有機的結合起來。虛擬儀器的特點與優(yōu)勢虛擬儀器是基于計算機的功能化硬件模塊和計算機軟件構成的電子測試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心，如圖3.1所示，其中軟件的基礎部分是設備驅動軟件，而這些標準的儀器驅動軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點之一，有了這一點，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短

50、。虛擬儀器中應用程序將可選硬件（如GPIB，VXI，RS-232，DAQ板）和可重復用庫函數(shù)等軟件結合在一起，實現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時與觸發(fā)。源代碼庫函數(shù)為用戶構造自己的虛擬儀器（VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以與軟件是關鍵的特點，當用戶的測試要求變化時可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊，或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測試要求。這樣，當用戶從一個項目轉向另一個項目時，就能簡單地構造出新的VI系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。圖3.1虛擬儀器開發(fā)框圖虛擬儀器技術的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構建，所以應用面極為廣泛。虛擬儀器

51、技術十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢，因而常被稱作“軟件儀器” 。它功能強大，可實現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動機參數(shù)、汽油標號、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據；它操作靈活，完全圖形化界面，風格簡約，符合傳統(tǒng)設備的使用習慣，用戶不經培訓即可迅速掌握操作規(guī)程。虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比擬的優(yōu)勢（如表3-1所示）。在高速度、高帶寬和專業(yè)測試領域，獨立儀器具有無可替代的優(yōu)勢。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器

52、的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。1）傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。由此導致許多識讀和操作錯誤。虛擬儀器與之不同，它可以通過在幾個分面板上的操作來實現(xiàn)比較復雜的功能。這樣，在每個分面板上就可以實現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標準元件和加工工藝的限制，由編程來實現(xiàn)，設計者可以根據用戶的要求和操作需要來設計儀器面板。2）在通用硬件平臺確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。3）儀器的功能是由用戶根據需要用軟件來定義，不是事先由廠家定義的。4

53、）儀器性能的改進和功能擴展只需更新相關軟件設計，不需購買新儀器。5）虛擬儀器開放、靈活，與計算機同步發(fā)展，與網絡與其他周邊設備互聯(lián)。6）由于其以PC為核心，使得許多數(shù)據處理的過程不必像過去那樣由測試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用PC機CPU的強大的數(shù)據處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)的測試精度、速度大為提高，實現(xiàn)自動化、智能化、多任務測量。7）可方便地存貯和交換測試數(shù)據，測試結果的表達方式更加豐富多樣。8）虛擬儀器在高性價比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，縮短技術更新周期。表3-1 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護費用低開發(fā)維護費用高技術更新周期短（0.5

54、1年）技術更新周期短（510年）軟件是關鍵硬件是關鍵價格低價格昂貴開放、靈活與計算機同步，可重復用和重配置固定可用網絡聯(lián)絡周邊各儀器只可連有限的設備自動化、智能化、多功能、遠距離傳輸功能單一，操作不便近年來，隨著網絡技術的發(fā)展，己經形成了網絡虛擬儀器。這是一種新型的基于Web技術的虛擬儀器，使得虛擬儀器測試系統(tǒng)成為Internet/Intranet的一部分，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和管理。在當前流行的C/S/D網絡模式下，利用嵌入式技術（包括數(shù)據庫嵌入和網絡模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測試效率。虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成虛擬儀器是基于計算機的儀器。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。

55、這種結合基本有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。隨著計算機功能的日益強大以與其體積的日趨縮小，這類儀器功能也越來越強大，目前已經出現(xiàn)含嵌入式系統(tǒng)的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。以通用的計算機硬件與操作系統(tǒng)為依托，實現(xiàn)各種儀器功能，虛擬儀器主要是指這種方式。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據采集與控制、數(shù)據分析和處理、結果顯示三部分組成。如圖3.2所示。圖3.2虛擬儀器的部功能的劃分對于傳統(tǒng)儀器，這三個部分幾乎均由硬件完成；對于虛擬儀器，前一部分由硬件構成，后兩部分主要由軟件實現(xiàn)。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設計日趨模塊化、標準化，設計工作量大大減小。通

56、常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調理與信號采集部件（如外置或置數(shù)據采集卡、圖形圖像采集卡與攝像機與其用于輔助測量并能與計算機通訊的常規(guī)儀器等）、通用計算機、打印機等構成。系統(tǒng)軟件部分通常用專用的虛擬儀器開發(fā)語言（如LabVIEW）編寫而成，并可通過Internet實現(xiàn)網絡擴展。虛擬儀器I/O接口設備I/O接口設備主要用來完成被測輸入信號的采集、放大、模數(shù)轉換?？筛鶕嶋H情況采用不同的I/O接口硬件設備，如數(shù)據采集卡/板(DAQ)、GPIB總線儀器、VXI總線儀器、串口儀器、USB等。虛擬儀器的構成主要有五種類型，如圖3.3所示。圖3.3 虛擬儀器構成方式1）DAQ(Data

57、Acquisition)數(shù)據采集卡是指基于計算機標準總線(如ISA、PCI、USB等)的置功能插卡。其中USB是最新技術的數(shù)據采集卡，具有精度高，可攜性好等優(yōu)點，它更加充分地利用計算機的資源，大大增加了測試系統(tǒng)的靈活性和擴展性；利用DAQ卡可方便快速地構建虛擬儀器系統(tǒng)。在性能上，隨著A/D轉換技術，濾波技術和信號調理技術的發(fā)展，DAQ卡的采樣速率已達1GB/s，精度高達24位，通道數(shù)高達64個，并具有數(shù)字I/O，模擬I/O和計數(shù)器/定時器等通道。各儀器廠家生產了大量的DAQ卡功能模塊供用戶選擇，如示波器、串行數(shù)據分析儀、動態(tài)信號分析儀、任意波形發(fā)生器等。在計算機上掛接多個DAQ功能模塊，配合相

58、應的軟件，就可以構成一臺具有多功能的測試儀器。這種基于計算機的儀器，既具有高檔儀器的測量品質，又能滿足測量需求的多樣性。對我國大多數(shù)用戶來說，它具有很高的性能價格比，是一種特別適合我國國情的虛擬儀器方案。2）GPIB(General Purpose Interface Bus)通用接口總線，是計算機和儀器的標準通信協(xié)議。GPIB的硬件規(guī)格和軟件協(xié)議以納入國際工業(yè)標準IEEE-488.1和IEEE-488.2，它是最早的儀器總線，目前多數(shù)儀器都配備了遵循IEEE-488的GPIB接口。典型的GPIB測試系統(tǒng)包括一臺計算機，一塊基于GPIB總線的接口卡和多臺GPBI儀器軟件與相應的傳感模塊硬件。每

59、臺GPIB儀器有單獨的地址，由計算機控制操作。系統(tǒng)中的儀器可以增加、減少或更換，只需對計算機的控制軟件作相應的改動。基于GPIB總線結構的接口卡數(shù)據傳輸速率一般低于500kb/s，不適合與對系統(tǒng)速度要求較高的應用。3）VXI(VME bus eXtension for Instrumentation )是VME總線在儀器領域的擴展，上個世紀1993年VXI總線1.4版本被批準為IEEE-1155標準，成為開放式工業(yè)標準。儀器專用總線在吸收IEEE-488的成功經驗基礎上，增加了10MHz時鐘線，模擬和數(shù)字混合總線，星形總線等高速總線，定時關系嚴格，兼有計算機總線和儀器總線的優(yōu)點。4）PXI(P

60、CI eXtension For Instrumentation)是Compact PCI總線在儀器領域的擴展，是NI公司于1997年發(fā)布的一種新的開放性、模塊化儀器總線規(guī)。其核心是Compact PCI結構和Microsoft Windows軟件。PXI是在PCI核技術上增加了成熟的技術規(guī)和要求形成的。PXI增加了用于多個板卡同步的觸發(fā)總線和10MHz參考時鐘、用于精確定時的星形觸發(fā)總線，以與用于相鄰模塊間高速通信的局部總線等，來滿足實驗和測量用戶的要求。PXI兼容Compact PCI機械規(guī)，并增加了空氣冷卻裝置、環(huán)境測試（溫度、濕度、振動和沖擊實驗）等要求。這樣可保證多廠商產品的互操作性