1. 研究目的与意义
在许多工业系统中，温度测控系统是不可或缺的。目前的温度测控系统电路结构复杂，调试繁杂，精度易受元器件参数的影响。针对这一情况，利用目前测控领域的新技术虚拟仪器技术及LabView软件开发平台的功能和技术特点研究一套基于虚拟仪器的锅炉温度控制系统。该系统，软件程序模块化，维护方便，提高了开发效率，可以随时更换控制策略，而不必重新设计其它部分，减小了设计者的劳动量，提高了开发产品的效率，降低了系统的维护成本，这充分体现出虚拟仪器在控制领域中的独特优势。LabView的嵌入式开发使得其受到更多用户的青睐。由于LabView软件的特点，其不仅仅局限应用于测试领域，必将被越来越多控制工程领域的设计者所应用。
2. 国内外研究现状分析
国外虚拟仪器技术自上世纪80年代由美国NI公司提出以来，一直成为发达国家自动测控领域的研究热点和应用前沿。近年来，世界各国的许多大型自动测控和仪器公司均相继研制了为数不少的虚拟仪器开发平台，但最早和最具影响力的还是NI公司的图形化开发平台LabVIEW（NI也推出了基于C语言模式的Labwindows/CVI等交互式开发平台）。虚拟仪器在国外已发展成为一种新的产业。美国是虚拟仪器的诞生地，目前也是全球最大的虚拟仪器制造国。国内虚拟仪器最早的研究也是从引进消化NI的产品开始。国家自然科学基金委员会也曾将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，列入为十五期间优先资助领域。目前有些研究已取得可喜成绩，如863项目虚拟仪器关键技术的研究及其产业化，所研制的一体化虚拟仪器就是一种不同于欧美虚拟仪器的技术。这项成果表明我国在虚拟仪器方面走出一条自主创新的路子。最早的基于虚拟仪器的锅炉温度控制系统，于2003 年11 月首先应用在兰化4 # 锅炉房供热系统,对一二次供水温度实现自动控制,根据室外温度的变化调整热负荷,实现了从锅炉房到热力站的整体控制,实现了按需供热,自动化程度大大提高,减轻了工人劳动强度,节能效果显著,降低了供热成本,产生了很好的经济效益。
3. 研究的基本内容与计划
结合锅炉供热系统自动控制的特点,开发了基于labview 的锅炉供热自动控制系统。
给出了一种自适应pid 控制算法,利用该算法控制锅炉出水的温度和流量以及炉膛的燃烧环境可有效地实现控制目标。
利用labview自带的数据库工具,将采样数据和系统各电机的运行参数写入数据库,这样可以管理工程数据库,便于对系统供热的全部历史数据进行统计分析。
4. 研究创新点
在控制领域中,温度控制电路广泛应用于社会生活的各个领域,电阻炉温度控制具有升温单向性、大惯性、大滞后的特点。其升温单向性是由于电阻炉的升温保温是依靠电阻丝加热，降温则是依靠环境自然冷却，当其温度一旦超调，就无法用控制手段使其降温。传统的继电器调温电路简单实用，但由于继电器动作频繁，可能会因触点不良而影响正常工作。近年来提出改进的电路，采用主回路无触点控制，克服继电器接触不良的缺点，且维修方便，缺点是温度控制范围小，精度不高。最近几年快速发展的PID控制，模糊控制，以及神经网络，遗传算法在温度控制中都有所应用。而采用虚拟仪器技术设计的温度控制系统，开放、灵活，可与计算机技术保持同步发展，将之应用在测控方面可以提高精确度，降低成本，并大大节省用户的开发时间，可以随时采集和记录从传感器传来的数据，并对之进行统计、数字滤波、频域分析等原理，因此已经在温度测控领域将会得到广泛的应用。
