基于虚拟仪器的轮胎硫化温度、压力控制系统设计——数据库部分软件设计.doc
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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学
2、校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定
3、,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论
4、文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、开题报告
5、、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它基于虚拟仪器的轮胎硫化温度、压力控制系统设计 数据库部分软件设计摘要硫化是制造轮胎的最后工序,硫化质量的好坏,直接关系轮胎产品的质量和成品合格率。轮胎硫化的三要素为时间、温度和压力。因此,在实际生产过程中需要实时的对温度和压力的数据进行采集、观察、存储、历史数据查询及远程访问操作,便于更好的控制轮胎硫化过程。虚拟仪器的核心技术思想就是“软件即是仪器” 。其优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统,且功能灵活,很容易构建,所以应用面极为广泛。它功能强大,操作灵活,完全图形化界面,风格简约,符合传统设备的使用习惯,用户不经培训即可迅速掌握操作规程。基于虚
6、拟仪器的轮胎硫化温度、压力控制系统设计数据库部分软件设计是以虚拟仪器为基础,数据库为中心,数据采集和管理重点。由LABVIEW软件编程结合数据采集硬件来实现的。实现轮胎硫化过程中对温度、压力的实时数据进行管理和操作及远程访问操作。关键词:轮胎硫化;虚拟仪器;数据库;LABVIEWAbstractVulcanization is the final process of manufacturing tires,and the quality of vulcanization has a direct influence on the quality of tires and percent of
7、 pass of finished products.Three elements forTire vulcanization are time,temperature and pressure. Therefore,during the production process we need prompt collection,observation and storage of data about temperature and pressure,historical data inquiries and remote access operations,to facilitate bet
8、ter control of tire vulcanization.Technologically the core idea of Virtual Instrument is software is equipment.Advantage lies in that its exclusive equipment systems can be designed by users themselves. Also,it is flexible in function and easy to build,so it is widely used.Its power is great;operati
9、on flexible; interface fully graphical;style simple,and in line with the customary use of traditional equipment.Yet the user can not quickly grasp the rules without training.On account of the tire vulcanization temperature and pressure control system design of Virtual instrument-database software de
10、sign is based on virtual instrument,with database as its centre,and data acquisition and management its focus.And its completed by LABVIEW software programming when combined with data acquisition hardware,and meanwhile in Tire vulcanization the realization of data management and operation of the tem
11、perature and pressure of real-time and operation of remote access are achieved.Key words:tire curing;virtual instrument;database;LABVIEW55目 录摘要IAbstractII目 录III第一章 绪论11.1 引言11.2 课题背景11.2.1 轮胎硫化技术的发展11.2.2 虚拟仪器技术发展趋势21.3 本章小结41.3.1 本设计所做的工作41.3.2 本设计优点4第二章 轮胎硫化技术52.1 轮胎硫化的目的及意义52.2 轮胎硫化的方式及步骤52.2.1 硫
12、化的方式52.2.2 硫化的步骤62.3 轮胎硫化的工艺要求72.4 硫化过程的主要问题8第三章 虚拟仪器103.1 虚拟仪器技术概述103.1.1 虚拟仪器的概念103.1.2 虚拟仪器的特点及优势103.1.3 虚拟仪器和传统仪器的比较113.1.4 虚拟仪器测试系统的组成123.1.5 虚拟仪器I/O接口设备133.1.6 虚拟仪器的软件结构153.1.7 虚拟仪器的开发语言153.1.8 图形化虚拟仪器开发平台LabVIEW163.1.9 基于LabVIEW平台的虚拟仪器程序设计163.2 数据库技术173.2.1 数据库技术173.2.2 数据库技术概述183.2.3 ADO与数据库
13、的交互技术203.2.4 ACCESS数据库介绍20第四章 数据采集技术、信号测量及调理224.1 数据采集技术概论224.1.1 采集系统的一般组成及各部分功能描述234.2 信号调理254.2.1 信号处理254.2.2 输入信号的连接方式264.3 测量系统264.3.1 测量系统分类264.3.2 选择合适的测量系统284.4 数据采集卡的选择304.4.1 数据采集卡的主要性能指标304.4.2 数据采集卡(DAQ卡)的组成314.4.3 NI PCI-6221数据采集卡314.5 传感器和变送器选择324.5.1 测温原理324.5.2 扩散硅式差压变送器344.6 系统的软件总体
14、框图和硬件执行结构图354.6.1 系统总体框图354.6.2 系统的硬件结构图35第五章 LABVIEW设计前面板实现的功能及布局375.1 前面板实现功能375.2 前面板分布及布局设计375.2.1 登陆系统375.2.2 采集通道配置375.2.3 实时数据显示385.2.4 历史数据查询385.2.5 预设参数设置385.3 LABVIEW的WEB远程控制405.3.1 WEB服务技术405.3.2 通过网页连接远程VI面板40第六章 系统具体应用程序的实现426.1 总体规划426.2 各部分程序分块设计426.2.1 登陆系统模块426.2.2 数据采集模块设计436.2.3 信
15、号处理模块设计456.2.4 实时数据显示模块设计456.2.5 预设参数模块设计466.2.6 数据存贮模块设计466.2.7 历史数据查询48第七章 系统调试49第八章 总结50参 考 文 献51致 谢53第一章 绪论1.1 引言基于虚拟仪器的轮胎硫化温度、压力控制系统设计数据库部分软件设计的主要功能为能够对轮胎硫化温度、压力控制原始数据进行采集、保存、分析、远程访问等。因此,在轮胎硫化过程中本课题必须实现通过虚拟仪器板卡实现对轮胎硫化过程中的温度、压力数据进行采集,实时观测,数据存储,远程访问。从而达到对轮胎硫化过程的监测和控制。1.2 课题背景1.2.1 轮胎硫化技术的发展轮胎硫化是轮
16、胎加工生产过程中很重要的一部分,橡胶在未硫化之前,分子之间没有产生交联,因此缺乏良好的物理机械性能,实用价值不大。当橡胶进行硫化以后,经热处理或其他方式能使橡胶分子之间产生交联,形成三维网状结构,从而使其性能大大改善,尤其是橡胶的定伸应力、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大大提高。传统控制硫化过程的方法是定时控制,这种方法是假定橡胶硫化的过程中模柜内温度和压力保持恒定,但是由于锅炉蒸汽压力波动以及蒸汽在管道中传输温度递减等因素的影响,硫化温度很不稳定。这样生产出的轮胎,经常出现过硫化和欠硫化现象,另外工人的劳动强度大,资源浪费严重。 现代控制硫化过程的方法是根据蒸汽管道内的温度实时
17、调整硫化时间的等效硫化控制。大部分现有系统对轮胎硫化过程中采集的温度、压力数据和分析结果采用打印方式直接输出后归档保存,再采用手工方式管理。其余的将数据和结果存入文件系统,采用文件方式进行管理。这两种数据管理方式都存在一定的缺陷和局限。手工方式无法处理大量数据且速度慢,易出错,效率极低。文件系统管理虽然比手工管理有了很大改进,但是存在安全性差、数据冗余度大和不能对数据实现集中管理等问题。基于虚拟仪器的轮胎硫化温度、压力控制系统设计数据库部分软件设计是以数据管理为重点,由数据采集、数据存储、数据查看、数据维护和远程查看等几个部分组成。它是由计算机软件结合数据采集硬件来实现的,用户可以根据自己的需
18、要任意选择配件和定义仪器的功能,因此它可以进行轮胎硫化过程中温度、压力的实时数据采集、数据存储、及远程访问,具有极大的灵活性和通用性。1.2.2 虚拟仪器技术发展趋势虚拟仪器是微电子、通信、计算机等现代科学技术高速发展的产物。自从1785年库仑发明静电扭秤,1834年哈里斯提出静电电表结构以来,电测仪表和电子仪器随相关技术的进步、仪器仪表元器件质量的提高和测量理论方法的改进得到飞速发展。有一种较普遍地说法将测量仪器的发展分为五个阶段,如图1.1所示。图1.1测量技术的发展从十九世纪初到二十世纪末,测量仪器经历了模拟仪器、电子仪器、数字仪器、智能仪器等阶段,发展到现在的虚拟仪器。模拟仪器主要有模
19、拟式电压表、电流表等,这些仪表解决了当时对某些量的测量的需求。从二十世纪初到五十年代左右,测量仪器的材料性能得到改善出现了电子管,同时测量理论和方法与电子技术、控制技术相结合,出现了以记录仪和示波器为代表的电子仪表五十年代以后随着晶体管和集成电路的出现以及应用电子技术的发展将数字技术成功地应用到测量仪器。这时电子控制集成电路和计算机技术开始融为一体成为测量仪器的主要特征。七十年代初第一片微处理器问世,微型计算机技术从此发展迅猛,在其影响下测量仪器呈现出新的活力并取得了长足进步。伴随微电子技术、计算机技术、网络技术的迅速发展及在电工电子测量技术领域的应用,测量仪器也不断进步和发展,出现了智能仪器
20、。智能仪器是将微机置于仪器内部,使仪器具有控制、存储、运算、逻辑判断及自动操作等智能特点,并在测量准确度、灵敏度、可靠性、自动化程度、运用能力及解决测量技术问题的深度和广度等方面都有明显的进步。这种内置微处理器的仪器,既能进行自动测试又能完成数据处理,可取代部分的脑力劳动。随着电子技术、微计算机技术的发展,智能仪器的智能水平不断提高。但是在数字化仪器、智能仪器阶段基本上没有摆脱传统仪器那种独立使用、手动操作的模式,难以胜任更复杂、多任务的测量需求。为解决这样的问题,总线式仪器与系统应运而生。人们发明制造出CAMAC、RS-232和GPIB等多种仪器通讯接口总线,用于将多台智能仪器连在一起,以构
21、成更复杂的测试系统。1982年美国西北仪器公司总裁德伯克提出了微机化仪器的概念,也就是人们现在常提到的卡式仪器。卡式仪器是虚拟仪器的雏形,是将传统独立式仪器的测量电路部分与接口部分集合在一起制成仪器功能卡,将其插入微机的内部插槽或外部插件箱中形成的仪器。PC总线仪器系统是卡式仪器的一种,它是利用PC机内部的总线,把若干块仪器卡插在PC机内部或外部扩展机箱内而组成的。插卡总线机箱与PC机间的通信,可利用RS-232、GPIB接口总线或以太网电缆等进行。虽然许多厂家通过定义新的仪器总线,不断对卡式仪器进行改进,但其大多是在微机内总线的插槽上进行开发,没有统一标准,且各厂家生产的插卡尺寸大小不一,设
22、备兼容性较差。在这种情况下,用户自然会提出标准化的要求。1987年,美国的惠普和泰克等5家公司在VME总线的基础上,联合提出了一种新型总线系统-VXI(VME eXtension For Instrumentation)总线,即由微机总线VME扩展而成的微机化仪器专用总线。1997年美国NI公司推出了一种新的仪器总线标准PXI总线标准。制定PXI规范的目的是为了将PC的性能价格比优势和PCI总线面向仪器领域的必要扩展结合起来,以期形成一种主流的虚拟仪器测试平台。相对VXI仪器,按PXI总线标准制成的PXI仪器具有成本低、便于组成便携式测试系统等优点。这些以PC为核心、由测量功能软件支持,具有虚
23、拟控制面板、必要仪器硬件和通信能力的PC仪器或VXI仪器就是虚拟仪器。虚拟仪器技术的出现,使得用户可以自己定义仪器,灵活地设计仪器系统,满足多种多样的实际需求。随着虚拟仪器软件开发平台及硬件的发展,基于虚拟仪器的仪器系统的开发周期更短,费用更低,测量速度、准确度及可复用性提高,且更便于相应仪器系统的维护和扩展。当今社会正处于一个正在高速发展的状态中,要在有限的时空内实现大量的信息交换,随之而来的是信息密度急剧增大,因而在研究和生产过程中要求数据采集系统对信息的处理速度越来越高,功能越来越强。先进的数据采集系统,不仅希望设备能够单独进行数据采集,还希望他们之间能够互相通信,构成数据采集系统,甚至
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