基于PCI_9114的虚拟仪器温度测控系统

前言

Labview软件是NI公司推出的交互式C语言开发平台，拥有集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和大量地库函数。可完全实现软件与硬件之间的通信。并且可以很方便地实现仪器的人机交互界面设计，只需要根据设计要求设计界面的样式，把相应的仪器控制软件和显示控件在面板上放置妥当即可。大大降低了编程难度，提高了程序的模块化程度，是一个理想的软件开发平台。本文中的应用对象是一个高精度的恒温测控系统。整个恒温测控系统中所要采集的信号种类多，而且数目也多。这里选用了PCI-9114采集数据将其传入PC机中，使用了Labview的ActiveX技术调用 Matlab 的脚本节点，利用 Matlab强大的数据处理和控制系统工具箱实现了在Labview中对恒温系统进行高级算法控制。

1 数据采集卡PCI-9114

PCI（Perpheral Component Interconnect 外围部件互联）局部总线是最先由Intel公司的电脑结构实验室在1991年提出的。现在在PC机中PCI已经成为一种标准接口总线。市场上有很多基于 PCI总线的数据采集卡，但为了保证数据测量精度，必须加以选择，并且这种数据采集卡的输入信号只能为电压信号，所以必须结合测量精度要求以及测量卡的性能设计出信号转换电路。

PCI － 9114HG 是一款多功能数据采集卡。它有32个单端输入或16个差分输入的模拟量输入通道，其 A D 转换为16bit。可提供到1000倍的增益放大。而采样速率最高可达 100KHz。同时卡上还有一个定时/计数器以及16个隔离数字式输入输出通道。卡上还可以输出±12V的直流电压。其驱动程序非常丰富，不仅有 VB、VC、Delphi 格式的驱动，也提供 Labview 的驱动函数。PCI － 9114HG的输入范围最高可达± 10V，而对于不同的输入其增益可达 1000 倍，可以满足系统测量精度的要求。

2 Labview软件编程

在整个测控系统中，测量部分软件的功能主要是：首先测量各个传感器的数据，实时的将这些数据图形化显示，并将这些测量数据传入控制软件以处理并保存；其次就是根据各个温度传感器的数据对系统内的执行器件和驱动仪器进行监测，以保护仪器元件不受损坏。如果出现异常信号进行报警。测量程序前面板和判断程控电源程序及温度测量仪表程序分别如图 3 、图 4 、图 5 所示。

3 在Labview 中调用Matlab

Matlab 是由美国 Math Works 公司开发的功能强、效率高、简单易学的数学软件。在 Labview 中实现 Matlab 脚本节点，强大了虚拟仪器的数据处理功能。在本系统中，控制算法选用的是模糊自适应 PID算法。模糊自适应 PID控制器的输出是 PID 控制器三个参数的修正值，在Labview中只要将这些修正值代入到控制量输出计算公式中就可以使PID控制器依据系统的测量值以及模糊推理算法进行输出。