摘要：為了降低系統的成本和提高LabVIEW的通用性，提出了采用普通數據采集卡來構建虛擬遠程溫度控制系統，可完成溫度測控、數據存取、曲線打印、錯誤事件處理和數據遠程通信等功能。實驗結果表明本系統有比較好的測試和控制效果，并可方便進行遠程測控，實現了LabVIEW與普通數據采集卡的完美結合，比傳統測控系統有更好的靈活性和開放性。

自20世紀90年代以來，隨著計算機技術的迅猛發展，虛擬儀器技術在數據采集、自動測試和測量儀器領域得到廣泛應用，促進和推動測試系統和測量儀器的設計方法與實現技術發生了深刻的變化。從定義上看，虛擬儀器似乎只是新一代的測量儀器。然而虛擬儀器所具有的諸多特點使其早已突破測試領域的范圍，在控制領域也得到越來越廣泛的使用。目前，虛擬儀器在國外的應用已經非常普及，在控制領域的應用也越來越多，在國內已有很多院校的實驗室引入了虛擬儀器系統，清華大學汽車系利用虛擬儀器技術構建的汽車發動機檢測系統，用于汽車發動機的出廠檢驗。

LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環境(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)的簡稱，是美國國家儀器公司(NATIONAL INSTRUMENT，簡稱NI)的創新軟件產品，是目前最流行的虛擬儀器開發平臺。然而LabVIEW驅動程序庫中提供的驅動程序均是面向NI公司生產的數據采集卡(DAQ data acquisition board)的。對于非NI公司的板卡，由于“Measurement＆Automation”軟件不可識別，所以LabVIEW環境下不能直接對其進行驅動。而NI公司生產的板卡價位較高，對于國內大多數用戶來說難以接受。本文利用調用動態鏈接庫機制在LabVIEW中實現了對通用板卡UA201D的驅動，解決了LabVIEW與國內普通數據采集卡的尷尬局面。完成了在LabVIEW環境下利用普通數據采集卡實現對溫度信號的采集、調理，實現遠程測量和控制，測量數據的實時顯示、存儲和讀取，并能在網絡上發布。

1 系統構建方案

根據采用總線的不同及其相應的I/O接口硬件設備，虛擬儀器的構成方式主要有5種類型：PC-DAQ系統、GPIB(General Purpose Inter-face Bus)系統、VXI (VME Bus Extensions for Instrumentations)系統、PXI (PCI Bus Extensions for Instrumentation)系統和串口系統。本系統采用了PC-DAQ方式，它是以數據采集板、信號調理電路及計算機為儀器平臺組成的插卡式虛擬儀器系統。

本系統由溫度測量電路、信號調理電路、數據采集卡、計算機和溫度控制電路組成。系統組成框圖如圖1所示。

電阻爐是熱加工設備，其溫度為被控對象；溫度傳感器采用Pt100鉑熱電阻，用來測定電阻爐的溫度，測溫范圍設置為0～200℃；信號調理模塊將熱電阻輸出的微小電壓轉換成數采集卡可識別的0～+5V的信號；數據采集卡采用北京優采公司生產的PCI總線數據采集產品UA201D，有效的將外部硬件設備與計算機相連；雙向晶閘管是執行器件。爐溫由熱電阻測量，熱電阻輸出的電信號經信號調理模塊放大、濾波后，再經過數據采集卡進入計算機，計算機根據爐內實際溫度和系統的給定溫度求出偏差，再利用PID控制算法求出系統的輸出控制信號，并將此信號轉換為控制后端電路工作的高低電平，通過數據采集卡輸出給外部雙向晶閘管，改變輸入給電阻爐的功率，從而改變爐內的溫度，最終達到控制溫度的作用。

2 系統硬件設計中的關鍵技術

系統硬件電路如圖2所示，上面部分是測溫電路，下面部分是溫控電路，這兩部分電路的設計主要涉及到測溫電路中傳感器鉑電阻的使用和溫控電路中執行器件雙向晶閘管技術。

2.1 Pt100的使用

Pt100溫度檢測器是一種以白金(Pt)做成的電阻式溫度檢測器，屬于正溫度系數熱電阻傳感器。選用WZP-120型鉑電阻溫度傳感器。其主要技術參數如下：

測量范圍：-200℃～+850℃；
     允許偏差值△℃：B級±(0.30+0.005|T|)；
     熱響應時間<30s；
     允通電流≤5mA。

2.2 BTA12的使用

本系統所用的執行器件是雙向可控硅，又稱雙向晶閘管，型號為BTA12。控溫所用可控硅電路的任務是通過調壓來實現交流調功。通常，由晶閘管實現交流調壓的途徑有兩條：一是調相，二是脈沖調功，在此使其工作在脈沖調功方式，相對于前者而言，這種方式具有不對電網造成嚴重污染和干擾其它用電設備的優點。