管道温度检测设计

1.1 研究内容 首先确定研究对象，利用LabVIEW软件设计管道液体温度实时监测系统，对根据测试参数的要求进行分析，然后在硬件和软件在整个系统中稳定可靠安全无故障的运行，并调试如测试结果符合要求，完成波形的抓取和数据存储。主要解决的问题有：
（1）利用数据采集卡、温度变送器对管道液体温度进行准确的采集 （2）对温度信息的采集后，利用labview软件进行图形显示。

（3）在LabVIEW的开发环境下，设计温度检测参数分系统，包括前面设计、程序设计，实现温度的实时数据监控、异常报警、数据存储等功能。

2.1 系统方案设计 2.1.1 系统需求分析 温度的采集是非常常见的一种采集参数，在温度的采集过程中，首先需要了解清楚系统需要采集温度的范围，请出来温度的范围就可以选择相对于的温度采集模块。温度采集模块有电压和电流两种输出方式，本系统中选择电压型输出的温度采集模块，它具有稳定，便宜性价比高等特点。

2.1.2 总体方案设计 根据上一小结对系统的需求分析，本次设计选择管道液体温度为研究目标，整个系统主要有两个部分，一个是温度的数据采集和LabVIEW的程序及数据处理部分。根据对系统温度采集峰精度和范围进行分析，选择了一款性价比较高的温度采集模块，其输出电压为0-10V。选择NI 公司的NI 6009USB数据采集卡，可以稳定的采集到的信号并使用NI的DAQmx驱动函数将信号传输到电脑时钟。LABVIEW的相关程序经过分析处理，最终得到相应的实时数据波形显示等功能。温度检测系统设计框图如图所示。

温度采集模块 用户端显示 电脑 数据采集卡 2.1.3 硬件选择 1、温度采集模块 2、NI 6009数据采集卡 3、MAC BOOK 温度采集模块需要安装在管道中，此种传感器为三线制，其中两根为电源线，一根为信号线。6009数据采集卡一端需要接电脑的USB接口，其他的接线端子需要与温度采集模块相连，连接方式为单端。电脑端需要安装LABVIEW软件和DAQmx驱动。

3.1 电路设计 在该系统中，因为只需要采集一路模拟量信号，板卡的端口也是标准端口，因此接线方式是非常简单的。

温度采集模块 NI 6009 电脑 24V 0V 信号线 USB接口 第4章 软件设计与实现 虚拟仪器的图形化语言和数据流的编程思想能够自然地显示管道液体温度的参数，同时它能够很直观在界面上显示数据。使用户能够轻松地查看实时数据并且还能够对输出参数进行控制。本章节介绍本次设计的重点—LabVIEW设计。绘制用户界面和程序框图，实现系统预期的功能。

4.1 前面板设计 首先对系统的数据实时监控模块进行设计，此前面板设计由一个波形显示控件构成，温度波形显示控件用于显示温度波形信号 。采样率控件用于设置采集卡的采样率，即设置采集卡一秒钟采集的数据个数。在本系统中由于采集的温度数据，所以采样率设置为5即可满足要求。物理通道选择控件用来选择采集卡模拟量输入通道，此通道需要根据实际的硬件接线来选择。上下限控件用来设置温度的上下限报警范围，在该范围内报警指示灯为绿色。当不在该范围内则显示红色 4.2 程序设计 前面板设计完成后就需要编写后面板程序，后面板程序是基于其内部自带的一些函数和子vi而构成的，右击鼠标可以弹出函数选择对话框，在对话框中有很多函数可以拖拽到程序面板上，构成了整个程序的基础。LabVIEW的程序结构设计有五大类，for循环、while循环、条件结构与顺序结构、事件结构、局部变量与全局变量。软件安装了DAQmx数据采集驱动，当安装完成后在程序面板里可以直接使用该函数。由于系统是采集一个通道的数据，所以在调用读取数据函数的时候选择1通道1采样，该模式就是每次读取一个通道的数据。

在本次设计中，为了使得系统更加智能化，设计了报警功能。LabVIEW数据类型有数值、布尔值、字符、数组和蔟，可以使用布尔型的变量设置报警灯，当参数正常时，布尔值按钮为绿色，当系统判断数据异常时布尔值按钮呈现红色。LabVIEW的文件保存与读取格式有很多种，如可以存字符串的文本文件、存BIT数据的二进制文件CSV文件等等。本文使用常用的CSV文件，由于该文件保存格式具有免费且保存速度快的优点，此处选择该模式。在LabVIEW里面使用写入电子表格函数进行数据保存。使用该函数需要对参数进行不同的配置即可实现用户想要的数据格式。该函数有两种数据接口，一种是二维数组，另一种是一围数组。在这里使用一维数组用以保存管道液体的采集参数。同时使用逗号作为分隔符，能够在表格里面对数据进行区分显示，方便用户查看实际的数据。

第5章 系统测试 LabVIEW调试的三大法宝为：探针、保留探针值、断点和高亮运行。在编写程序的过程中按照逻辑进行编程，但是写出来的程序在实际的运行过程中难免会出现各种各样的问题，这就需要使用LabVIEW的程序调试工具对程序进行优化，对程序进行分析处理，查找到问题的根源，然后在有针对性的去解决程序中的问题。此外，使用快捷键“Ctrl+U”可以实现整理程序，使用快捷键“Ctrl+B”可以删除系统断线。这两个功能也是非常常用的功能，在编程程序的过程中。如果没有一个良好的编程风格，整个程序会变得非常大、非常的杂乱无章，通过使用清理快捷键可以自动的整理连线，自动的优化程序位置和程序框图大小。通过调试，观测关键点信息，并反复调试使系统符合要求。

设计心得 本文这次系统设计，是我们在本科学习阶段一次非常难能可贵的将我们学到的理论知识与动手能力结合的实际锻炼机会，既提升了理论知识水平，又增强了实践能力，也是一次检查我们大学里学习情况的机会。通过这次基于LabVIEW的管道液体温度系统的设计与制作，在专业指导老师的帮助下，自己按照课程设计的题目去找材料、搜集资料、安装软件，在这一过程中，我体会到学到还是需要多去学习知识，弄通弄透原理，在不同的方面要有不同的思考，能够从多方面去比较，去思考方案，从而使我的思维逻辑能力得到了一定的锻炼和升华。