DOC《毕业论文》

毕业论文题目: 基于LabVIEW的远程液位监控系统 学院:电气信息学院 专业: 测控技术与仪器 班级:0601学号:200601200124 学生姓名:高仕刚 导师姓名:余晓霏 完成日期:2010年6月诚信声明本人声明:

1、本人所呈交的毕业设计(论文)是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果;

2、据查证,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,毕业设计(论文)中不包含其他人已经公开发表过的研究成果,也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料;

3、我承诺,本人提交的毕业设计(论文)中的所有内容均真实、可信.

作者签名:日期: 年月日毕业设计(论文)任务书 题目:基于LabVIEW的远程液位监控系统 姓名 高仕刚 系 电气系 专业 测控0601 班级 学号

200601200124 指导老师 余晓霏 职称 教研室主任 基本任务及要求: 进度安排及完成时间: 目录摘要 I Abstract II 第1章 绪论

1 1.1 课题背景

1 1.1.1 油罐测量技术现状

1 1.1.2 Lab VIEW技术现状

2 1.2 课题来源及主要研究内容

4 1.2.1 课题来源

4 1.2.2 主要研究内容

4 第2章 硬件设计

5 2.1 系统的总体设计

5 2.2 硬件结构的设计

6 2.3数据采集及传输部分设计

6 2.3.1光电编码器

6 2.3.2 串行输出

8 2.3.3 变送一体型输出

9 2.4 AX491及MAX485

10 2.5 复位部分设计

12 2.6 显示控制设计

13 2.7 电源部分设

15 2.8 微控制器

15 2.9 电路的抗干扰设计

17 2.10 本章小结

17 第3章 软件设计

18 3.1 数据采集及码制转换

18 3.2 键盘设计数组

21 3.2.1显示部分设计

21 3.2.2键盘部分设计

23 3.3 串口通讯程序设计

24 3.4 本章小结

25 第4章 液位监控系统的实现

26 4.1 虚拟仪器

26 4.1.1 虚拟仪器概述

26 4.1.2 虚拟仪器的特点

30 4.1.3 虚拟仪器的构成

30 4.2 图形化编程语言 LabVIEW简介

32 4.2.1 LabVIEW概述

32 4.2.2 LabV1EW的编程环境

33 4.2.3 Labview程序调试技术

34 4.2.4 框图程序

35 4.2.5 图标/连接端口

36 4.2.6 调试

38 4.3 仪器监控主体设计

39 4.3.1 串口子程序

40 4.3.2 数据显示及保存

42 4.4 罐群控制计

43 第5章结论45 参考文献

46 基于Lab VIEW的远程液位监控系统 摘要:本课题是根据某油田的委托的产品研发项目,在降低成本的基础上,要达到同类产品的技术要求.综合考虑了机、电、光、液等方面的因素,设计了一套切实可行的控制方案.系统的测量原理就是利用配重与浮子所受的浮力及自身的重力达到平衡,当液位变化时,浮子随之上升或下降,通过钢丝带动编码器转动,就得到了与液位高度相对应的电信号,该系统的特点就是采用了柔性连接,测量精度高.对得到的信号进行处理,并将处理后的信号通过RS-485总线传输给上位机,实现了对液位的检测监控功能.根据电子电路的知识、计算机控制原理及智能化仪表的设计思想,对液位控制系统的硬件部分作了详细的设计,在软件方面,设计了一套控制算法,辅助硬件部分使系统达到了设计要求. 上位机的程序是利用Lab VIEW来实现的.Lab VIEW是图形化编程语言的典型代表.图形化编程语言的特点就是基于通用计算机等标准软硬件资源平台,构建层次分明、功能强大且人机界面友好的测试监控系统,因此在测控领域中得到了越来越广泛的应用. 上位机主要完成了对液位的高低限位控制、接收下位机数据子程序、,接收上来的数据进行监控,以保证系统的正常运行,并对重要的数据进行及时的保存,方便人们日后查询.对该系统加以适当的扩展,就能够对油罐群整体的液位或其它参数(如温度)等进行监控,具有较大的经济价值和社会价值. 关键词:绝对编码器;

单片机;

RS-485总线;

LabVIEW Abstract Abstract:This project stems from a oil field'

s commission and the puchieve congener product'

s technical request on the basis of redaking using of the integrate principle of echanism,electronics,oactors,have designed a suit of feasible control blue print.The asurement of system is using the balance of assistant heavy alotage and it'

s gravity.When the oil level changes,the floater rises ooder turns with steel wire,we get electrical signal elative tharacters of system is adopting flexible unction,precision of meaigh.Dealing with the signal which we got,making using of bus of 4isposed data to PC to achieve function of inspect.On the basic of thef electrical circuit,the computer principle and intelligent instrumeeory,researcher completely designs hardware of control system eanwhile on the aspect of software,a set of control demanded.Syse design request on the basis of hardware and software. Program of PC is using Lab VIEW to realize.LabVIEW is traphic program.The feature of graphic program is building inspecrrangement learly,powerful function and interface of human wasing on ardware/software'

s resource flat,LabVIEW is used,in ield more and more. PC has done the control of oil level'

s limit,receiving data hecking the data for guarantee the system running and save the imor eople inquire some day.Properly enlarge the system,which cavel or other parameters(like temperature)with oilcan group,hconomy and society value. Keywords:absolute coder;

single chip;

bus of RS-485;

LabVIEW 第1章 绪论 1.1 课题背景 目前许多领域都需要对液位进行监控,如水位的检测、油罐液位的检测、锅炉液位检测等等.有很多的领域人可能无法靠近或现场无需人力来监控,就可以通过远程监控,坐在办公室里就可以对现场进行监控,又方便又节省人力.并越来越受到人们的青睐.设计了一种基于LabVIEW的远程液位监控系统的设计,对液位信号进行采集与转换,实现数据采集、传送和显示等功能. 在以往大多数情况下,都是通过现场的数据采集、硬件的 远程数据传输和遥感控制来解决以上问题的.而今天随 着计算机技术的高速发展,使得我们产生了一种全新的思想――软件代替硬件. 本文将以远程液位监控系统设计为例,应用 Labview 开发环境通过 Internet 实现对远程液位的监控,从而为远程监控开辟了一种新的思路,实现了真正意义上的 软件代替硬件 ,大大地降低了以往远程监控方面的设计成本,对工业生产和实验研究具有十分重要的意义. 虚拟技术同计算机和网络技术是信息技术最重要的组成部分,它们被称为21世纪科学技术中的三大核心技术.虚拟技术包括虚拟加工、虚拟测试及各种虚拟环境模拟.所谓虚拟仪器技术,就是用户在计算机平台上,根据测量任务的需要来定义和设计仪器的测试功能,其实质是充分利用计算机来实现和扩展传统仪器功能[4].虚拟仪器技术综合运用了计算机技术、数字信号处理技术、标准总线技术和软件工程方法,代表了测量仪器与自动测试系统未来的发展方向. 软件就是仪器 反映了虚拟仪器技术的本质特征. 近年来,世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件,其中最早和最具影响的开发软件是,NI公司的Lab VIEW软件和LAB Windows/CVI开发软件.Lab VIEW依靠强大的数据采集功能、直观的图形化编程界面、灵活的扩展性及整体功能的完整性,广泛应用于测试和测量、过程控制和自动化、监控和仿真.使广大科研工作者、工程师等能利用Lab VIEW做到智能测量并快速的获取结果,有效的进行控制、监视、诊断、测试和描述任何过程.面对虚拟技术的上述优点,将其引入到液位测量技术中是一种趋势.所以本课题研究的是利用LabVIEW如何实现对液位的远程监控. 油罐测量技术现状 随着石油化工工业的发展,油罐自动计量技术受到人们的普遍关注.近年来,由于计算机、微电子、光纤、超声波、雷达、传感器等高新技术的迅猛发展,各种新型自动计量技术不断涌现.各种油罐自动计量技术的应用,已覆盖类立式罐、浮顶罐、密封球形罐等.所用计量技术和仪表类型包括浮力式、压力式、超声式、雷达式、电容式等.各种新技术、新方法已渗入到油罐计量领域.油罐自动计量已进入了多功能、高精度的新阶段.现在我们常采用的液位测量手段主要包括接触式和非接触式两种.其中接触式的包括人工测量尺,钢带式,浮子式等,前者由于钢尺的精度误差加上人为的读数误差,使这种方法的精度很低,又费时繁琐,应用很少;

后两种由于机械结构较复杂,摩擦较大,对寿命和精度有一定的影响.非接触式包括超声波式,雷达式,磁滞式,激光式等.超声波性能可靠、安全性好,但易受储罐温度变化及模拟量转换精度等因素的制约,在大量程范围内很难具有高精度. 目前常用的超声波液位计只能达到厘米级精度.而雷达和激光液位计虽然在上述问题方面得到了进一步的解决,但是由于其结构复杂,应用成本极高且功能单一,所以应用不是很广.国外的几种典型产品如美国的HTG系统、德国的BM60系统、荷兰的854ATG系统等,较好地解决了油罐储量的测量问题,但投资高,每个油罐测量仪表的投资高达2万元以上.国内新近推出的UBG-I型光导电子液位计、CJY-2型光导液位计及伺服马达液位计,每套也均超过1万元.由于一次性投资较大,国内各油库在短期内还难以普遍使用. 随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,液位检测技术发生了根本性的变化.检测技术朝着智能化、虚拟化发展将成为这一领域的重要发展趋势. Lab VIEW技术现状 LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式. 图形化的程序语言,又称为 G 语言.使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是流程图或框图.它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念,因此,LabVIEW是一个面向最终用户的工具.它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力,提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径.使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率. 利用LabVIEW,可产生独立运行的可执行文件,它是一个真正的32位编译器.像许多重要的软件一样,LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本. LabVIEW开发环境具有一系列优点,从流程图式的编程,到其丰富的函数、数值、信号处理和设备驱动等功能,应用Labview进行设计,效率高,操作简单,并能对误差精度进行实时调整,将传统仪器利用Labview用软件方法来实现,开发周期短,易于维护和升级,可以设计出传统仪器所不能比拟的测试系统.造纸、啤酒生产等化工企业,液位参数是自动生产过程中必须长期监控的参量,现场采集的数据处理过程复杂.基于LabVIEW技术设计开发的远程液位监控系统,利用软件可以很方便地实现数据采集、分析处理、报警等过程 LabVIEW是NI公司在80年代中期开发出的虚拟仪器平台,其大大简化了系统的开发过程,缩短了系统的开发和调试周期,使得仪器的成本降低、功能强大、维护方便、Lab VIEW是一种基于图形化编程语言(G语言)的开发环境.简言之,Lab VIEW功能强........