摘 要

温度作为物质基本的物理量参数，在生活中无时无刻不对我们周围的一切产生影响。在铣削工业生产过程中，铣削温度作为非常重要的被测参数之一，对其进行控制就显得更为严格和关键。本文采用LabVIEW和PID温度控制相结合的模式，以温度PID控制为指引，运用LabVIEW进行仿真编写并辅以硬件电路设计进行实践验证来完成设计。程序主要分为三个模块：温度设定和显示模块，PID控制模块，温度控制输出模块。将预先设定的温度值输入后，与期望温度共同输入PID控制器中，对温度数据进行PID处理后，再经过逻辑判断后，得出相应结论，然后控制温控输出模块工作对实时温度进行处理。本次设计完成了模拟铣削过程中对温度过高现象进行控制的仿真，使仿真温度稳定在期望温度1000℃进行工作，而不至于过高影响加工过程；在生活中容易实现的温度条件下,硬件电路实现了温度在加热时上升并在达到设定温度时稳定的功能。仿真和硬件中温度精度为0.01。

关键词：铣削温度；虚拟仪器；温度PID控制

Abstract

Temperature as the basic physical parameters of the material, in life, all the time have an impact. In the milling industry production process, the milling temperature as a very important one of the measured parameters, its control is even more stringent and critical. In this artical, the combination of LabVIEW and PID temperature control model, the temperature PID control as a guide, the use of LabVIEW simulation and supplemented by hardware circuit design to verify the practice to complete the design.The program is divided into three modules: temperature setting and display module, PID control module, temperature control output module. After the preset temperature value is inputted, the temperature is input to the PID controller, PID processing is performed on the temperature data and then the logic judgment is made. Then, the corresponding conclusion is obtained, and then control the temperature control output module work and real-time temperature processing.The design has completed the simulation of the process of over-milling the phenomenon of high temperature control simulation, the simulation temperature stability at the desired temperature of 1000 ℃ to work, and not too high impact on the processing process; in life easy to achieve temperature conditions, The hardware circuit achieves the function that the temperature rises during heating and is stable at the set temperature. The temperature accuracy in the simulation and hardware is 0.01.

Key Words：milling temperature；virtual instrument；temperature PID control

目 录

第1章 绪论 1

1.1 铣削温度测控系统研究的背景、目的及意义 1

1.2 设计任务及研究内容 2

第2章 铣削温度测控系统总体方案设计 3

2.1 虚拟仪器技术与LabVIEW简介 3

2.2 总体方案设计与比较 4

第3章 硬件系统设计 5

3.1 硬件系统的组成 5

3.2单片机最小系统 5

3.2.1 电源电路 6

3.2.2 复位电路 7

3.2.3 时钟电路 7

3.3数码管显示电路 8

3.4 温度传感器电路 8

3.4.1 DS18B20温度传感器简介 8

3.5 驱动电路 10

3.6 系统软件设计 11

3.6.1 系统软件设计整体思路 11

3.6.2 系统程序流程图 11

3.7 硬件系统调试 16

第4章 LabVIEW仿真设计 17

4.1 软件设计方案 17

4.2 软件系统功能组成 20

4.2.1温度设定模块 20

4.2.2温度显示模块 20

4.2.3 PID控制模块 21

4.3 波形显示模块 23

4.4 温度输出控制模块 24

4.5 总体仿真设计 26

4.6 仿真设计调试 27

第5章 结论 28

参考文献 29

附录A 30

附录B 31

致 谢 44

第1章 绪论

铣削过程中会产生许多能量，其中大部分都转化成了热量，这些热量是铣削温度上升的直接原因，这不仅会降低前刀面的摩擦系数，使刀具的消耗磨损增加，还会影响工件的材料性能和加工精度，不能得到良好的加工表面质量^[1]。因此在铣削过程中对温度进行实时的测控是很重要的，一方面可以观察不同的条件下铣削温度会有怎样的变化，另一方面又可以用来验证温度计算的正确与否，测出来的温度又可以作为控制信号来源。

计算机是虚拟仪器统一的硬件平台，它配备了模块化硬件接口卡，可以用来进行数据交换，也可以实现测试与控制功能，另外还具有一些形象逼真的模块可以作为测试仪器使用。在系统管理软件的统一调控下，可以像传统控制设备一样实现功能。虚拟仪器比起传统仪器来说，更加智能化，有着更强的处理能力，性价比高，操作性更好，在采集和处理铣削温度并对铣削温度进行控制方面更具优越性。

1.1 铣削温度测控系统研究的背景、目的及意义