3软件设计

本测量系统采用LabVIEW7.0 Express作为控制软件。LabVIEW程序称为虚拟仪器程序，它是基于图形化编程语言G的开发环境，是仪器控制与数据采集的编程平台。LabVIEW程序是通过对数据采集卡的控制来采集数据的。电压模拟信号被数据采集卡采集后输人计算机，用PID算法对采集到的数据进行分析处理，同时用所产生的控制信号将处理后的数据送人输出通道。系统的采集状态由前面板显示，所采集出的温湿度数据以文件形式保存。以模块化的编程思想将系统分成数据采集、系统控制、实时显示、数据存储4个模块，并把每个模块编写成一个子VI，让各模块分别完成确定的任务，然后通过主程序调用每个子VI。

3.1主控模块

主控模块可以使各模块之间按照系统的框架协议来协调动作和通信，以及实现人机交互功能，该主控模块提供有用户接口，主控模块可以通过调度各功能模块来响应用户指令。本系统提供了形象逼真的仪器软面板，以方便用户使用。

3.2数据采集模块

数据采集模块的功能就是将温度信号转化为数字量并传递到计算机。NI公司的数据采集卡的数据采集功能可以由LabVIEW提供的模入模块中的中级模入函数组合起来实现。

图3是使用中级模入设计的数据采集程序框图。该程序先用Device Open.vi模块打开数据采集设备；然后用AI Config.vi模块来配置数据采集卡．选择模拟量输入通道，指定输入信号的范围(调节硬件增益)，设置采集数据所占用计算机缓冲区的大小及设置扫描间隔：再通过AI Start.vi启动模入操作，其作用主要是控制数据采集速率和要获得的扫描数，这里将Number of scans to acquire(获得的扫描数)输入端口值设置为“0”即可选择连续采集模式，直到清除模入操作为止(如果设置为“-1”则只要缓冲区满就停止扫描)；AI Read.vi的作用是从AI Config分配的缓冲中读取数据，它能控制每次读取的点数、读取数据在缓冲中的位置等，它的输出是一个二维数组，其中每一列数据对应于通道列表中的一个通道；最后，通过AI Clear.vi模块来清除模入操作和计算机中分配的缓冲，并释放所有数据采集的资源。


系统把采集到的数据送到PID控制器的输入端口，经过PID处理后，把控制输出量通过数据采集卡的输出通道输出。

3.3  系统控制模块

控制电路的工作原理是把传感器输出的电信号经放大、滤波后，再经过数据采集卡输入计算机，计算机根据实际温湿度和系统的给定温湿度度求出偏差，并利用PID控制算法求出系统的输出控制信号，然后通过数据采集卡输出的控制信号来控制继电器的动作，进而控制鼓风机和排风扇的工作，最终达到调整烤烟房的温度和湿度之目的。

该模块的基本思路是：根据烤烟时的三阶段烘烤要求，在不同阶段，先由烟农在客户端VI的前面板上发出相应的控制命令来设定温湿度参数，然后系统对采集的数据利用PID控制算法进行处理，并通过数据采集卡产生相应的控制信号来控制相关继电器的工作。PID是当前工业控制中应用最广泛的算法。图4是一个典型的PID控制系统的基本结构。这里将被控制的系统参数叫做过程变量(PV-Process variable)，将被控制的过程变量指定的理想值叫做设定点(SP-setpoint)。PID控制器先确定一个对被控系统的输出量(U—output)，然后驱动过程变量使其逼近设定点。

以温控为例，当温度低于设定的阈值范围时，控制器向数字I／O通道相应位写入‘1’，控制继电器随既接通(鼓风机启动)，温度升高；反之，控制器向数字I／O通道相应位写入‘0’，继电器关闭(鼓风机停止)，温度降低。如此反复，从而使温度值稳定在设定值的阈值范围内。经实践，温度的浮动范围定为±2℃，湿度的浮动范围定为±3.5％。