，把控制优化调度管理经营决策融为体，形成个能适应各种生产环境的市场需求多变性的总体最优的高质量高效益高柔性的管理生产系统。

于是就产生了模糊控制神经网络遗传算法等智能控制方法，大大促进了温度控制技术的发展。

课题可行性分析本设计选取水浴为温度控制对象，需完成硬件设备由原先手动控制结构到计算机自动控制的改造，基于语言的软件编程，和基于牛顿模块的恒温控制。

主要工作为设备硬件的设计和改造温控程序的编写实验数据的采集分析。

近年来模块化处理温控方式已较广泛地运用于精细化生产过程中需要控制温度的各种装置。

本设计是以机程序以及牛顿模块为核心的水域恒温控制系统，可以实现温度的实时采集图线绘制温度自动控制等功能。

随着计算机的普及和计算机技术的不断发展，计算机与外围设备之间的通讯显得越来越重要。

由于串行通信是在根传输线上逐位传送信息，所用的传输线较少，因此特别适合用于远距离传输数据。

在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分部控制系统中，之间的通信般都是串行方式。

所以串行接口是微机应用系统常用的接口，而相应的应用程序也成为近年来研究的热点。

此外微机控制系统对外部环境的灵敏度低，对数字信号的抗干扰能力强，传输信号的成本低，并且无参数漂移等现象。

因此本课题选择用机和串口通信实现温度自动控制是切实可行的。

本科毕业设计说明书论文第页共页系统设计方案总体方案在本设计中，执行系统由水浴加热电阻丝热电偶水管电控阀门和调压模块组成控制系统由机和牛顿模块组成。

总线方案选择由于自动控制系统最终的数据大多要最终传输到电脑当中，因此在自动控制系统当中总线系统应用非常广泛。

机所拥有的接口般是串口和接口，所以本设计可选用转或者转两种总线方案。

两者分别需要使用牛顿模块和。

考虑到目前正逐步取代串口的总趋势，因此本课程设计选用了转的总线方案，相应的牛顿模块选用。

控制模块选择目前计算机自动控制系统的控制模块般可采用数据采集卡，单片机，牛顿模块等。

数据采集卡是最传统的方案，但由于其传输速率不高，加上此方案较为老式，因此本设计未选用此方案。

单片机有体积小巧成本低廉，故障率低等优点，但是由于本专业的课程设置在单片机方面的知识不足以进行基于单片机的自动控制系统设计，因此本设计也未选用此方案。

最后我还是选择了使用牛顿模块作为本设计的控制模块。

牛顿模块具有组态简单采集的信号稳定抗干扰能力强编程容易等众多优点。

并且每个单的牛顿模块都是地址可编程的，这使得用户构筑系统时更加容易。

般情况下用户无需进行硬件开发，只是选择合适的模块和变送器就行了。

测温准确性方案选择在设计时，我曾考虑过在水浴中央安装个搅拌器以加快水浴温度趋向均匀的速度。

但是由于这种设计的硬件改造难度较高，时间不允许，加上成本也较高，因此我选用了另个方案，即在水浴的中央和边缘各放个热电偶进行温度采集，然后取他们的平均值，这样同样能达到提高测温准确度的目的。

本科毕业设计说明书论文第页共页总体设计结构图图总体设计结构图整个系统的工作过程大致如下牛顿模块对水浴温度进行实时采集，经过牛顿模块实现和总线协议传输，把温度以数字量形式载入机执行算法后再经牛顿模块输出信号以控制牛顿模块输出电压，对各外围设备的通断和功率进行调节，最终实现水浴温度的自动控制的目的。

硬件设计改造方案硬件改造方案本设计的硬件系统改造方案分为以下几个部分加热系统改造用光电隔离单向交流调压模块代替原先膨胀式调节加热电阻丝功率的机械模块。

温度采集系统改造在中央和边缘各使用个热电偶共同采集水温，返送给模块取平均值以提高测温准确性。

循环水冷却系统在水浴箱的上部和下部各开个直径的孔，接上外径水管并且选用分口径的电控阀门，以实现自动控制循环水冷却。

控制部分所需硬件机和牛顿模块。

模拟量采集模块通信协议模块机执行运行程序控制模块控制调压器输出电压和电控阀门开闭控制加热电阻和冷却水循环热电偶采集温度总线水浴本科毕业设计说明书论文第页共页硬件结构图图硬件结构图牛顿模块接线方式本设计中牛顿模块的电源均采用，参考了牛顿模块的使用说明书后可知其与外围设备的接线方式如下。

牛顿模块与两个热电偶的接线方式如下图所示光电隔离单向交流调压模块机分口径电控阀分口径电控阀热电偶加热电阻水浴总线本科毕业设计说明书论文第页共页图接线图牛顿模块与光电隔离单向交流调压模块的接线方式如下图所示图接线图上图中的负载即为光电隔离单向交流调压模块。

图光电隔离单向交流调压模块接线图光电隔离单向交流调压模块有电压输入电流输入和电位器三业设计说明书论文第页共页的输入模式选择了电流输入模式，于是将其改成电压输入模式后的输出电压就正常了。

信号采集出错本身存在信号采集会时常发生的问题，其模块的数据处理速度和采集速度偶尔会不同步，因此产生超时。

由于是牛顿模块本身的问题，所以只能在软件设计中用语句加以屏蔽，我采用的办法是，由于温度变化应该是缓慢的，所以我检测输入的温度与前采样时刻的温度进行比较，若偏差过大，则说明输入，然后令程序重新采集次温度，这样就实现了对信号的屏蔽。

本科毕业设计说明书论文第页共页实验数据及参数整定这里选用了实验过程中的组数据进行分析以进行本控制系统的参数整定。

表实验数据设定温度采样周期上升时间超调量从以上三组实验数据可以看出第二组数据较为真实地反映了温控变化曲线，上升时间较短，超调量较小，并且跟二次振荡曲线很好地吻合，因此可作为本控制系统的参数的参考选值。

本科毕业设计说明书论文第页共页结论本次毕业设计是基于语言和牛顿模块以实现对水浴进行恒温控制。

首先将台老式机械调节的恒温水浴箱改造成能实现计算机自动控制的结构，然后运用语言编制了软件操作界面实现参数的设置和图线的绘制等功能，通过牛顿模块对水温进行采集，然后经牛顿模块实现和总线协议传输，把温度以数字量形式输入机实施算法，然后输出信号控制牛顿模块以控制外围设备进行加热和冷却，控制水浴温度使其保持恒温。

本次系统改造采用的硬件及其组合结构较为简单和经济，算法采用增量式控制，编程简单，控制效果较好，软件控制界面较简洁明了，因此有很好的应用价值。

不足之处在于由于时间紧张，程序编写和硬件系统改造均比较粗糙，要使其能够实际投入使用甚至成为产品还需进行功能完善操作人性化和成本精简等方面的进步研究和设计。

通过这次毕业设计使我对编程牛顿模块等方面都有了系列更深入的了解，同时也给了我次理论联系实际的机会，锻炼了我的动手能力和自主研究的能力。

总的来说，本次毕业设计较为圆满地完成了所要求得内容，达到了预期的目的。

本科毕业设计说明书论文第页共页致谢在毕业论文设计过程中，我遇到了许许多多的困难。

在此我要感谢我的指导老师王军老师给我悉心的帮助和对我耐心而细致的指导，从开题报告的修改论文的架构拟定到最终定稿，他给予了殷切的指导，提出了许多宝贵的意见。

无论是在论文的选题构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了王军老师悉心细致的教诲和无私的帮助。

硬件设计软件编写以及毕业论文都较为复杂烦琐，但是王军老师仍然细心地检查，提供建议。

他广博的学识严谨的治学精神和丝不苟的工作作风使我受益匪浅，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。

同时感谢我的各位同学，在做自己的毕业设计得同时热心的给我提供帮助，没有他们，这次的毕业设计将变得困难得多。

在此，再次对以上在这次毕业设计中给与我帮助的人们表示衷心的感谢。

本科毕业设计说明书论文第页共页参考文献胡瑞文智能检测与控制系统北京机械工业出版社，覃强模糊温度控制方案的仿真优选及其实现硕士学位论文北京中国科学院电工研究所，苗敬利，安新基于的加热炉温度控制系统的设计煤矿机械学报，杨放春，毕野串口通讯工程开发导航第版人民邮电出版社吴为民，王仁丽温度控制系统的发展概况工业炉潘日芳计算机过程控制技术第版北京化学工业出版社，任彦硕自动控制原理机械工业出版社，黄勤微型计算机控制技术第版北京机械工业出版社，李长林串口通信技术与典型实例第版北京清华大学出版社，王栋程序设计实用教程第版北京清华大学出版社，徐峰，李东海，姜学智适应性控制器参数整定性能比较电子技术应用，冯勇现代计算机控制系统哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，鄢景华自动控制原理哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，金凯鹏，胡即明基于模糊算法远程温度控制系统的实现微计算机信息，李正军计算机测控系统的设计与应用北京机械工业出版社，于海生微型计算机控制技术北京清华大学出版社，南京理工大学毕业设计说明书论文作者黄锦宏学号学院系能源与动力工程学院专业热能与动力工程题目水浴恒温控制系统的研究指导者姓名专业技术职务评阅者姓名专业技术职务年月王军毕业设计说明书论文中文摘要本论文是对本次毕业设计所选择的课题水浴恒温控制系统的研究及其研究设计过程的个详细论述和总结。

水浴恒温控制系统是计算机自动控制技术在温度控制方面的重要应用，本文简要介绍了水浴恒温控制系统的技术背景发展现状以及如何通过硬件改造和软件编程实现水浴恒温控制。

通过将老式的机械式控温水浴槽改造成能够通过计算机程序自动控温的新型恒温水浴，并且用语言编写程序，从而实现了计算机自动控制理论在温度控制方面的实际应用。

改造后的水域恒温控制系统能够实现对水浴的温度进行采集显示控制以及自动调控和手动调控切换等功能。

关键词自动控制水浴恒温算法牛顿模块毕业设计说明书论文外文摘要，本科毕业设计说明书论文第页共页目录绪论课题背景国内外温度控制技术发展现状课题可行性分析总体设计方案总体方案硬件设计改造方案软件设计方案程序操作说明设计与调试过程中遇到的问题设计过程中遇到的问题调试过程中遇到的问题实验数据及参数整定结论致谢参考文献本科毕业设计说明书论文第页共页绪论课题背景温度是包括压力液位流量等五大工业基本测量参数之首，也是工业生产过程中最常见的参数之。

在工业生产过程中，很多物理和化学变化都与温度有着密切的关系，约占到全部参数的左右。

因此对温度进行准确地检测和控制有着极其重要的意义。

温度控制系统自诞生至今已取得了长足的发展。

尤其是近几年软件技术和硬件技术，包括线性系统时变系统非线性系统微分差分系统等的日新月异使温度控制技术发展更为迅猛。

其次，自动控温和远程控制中心已逐渐取代手动控制的分散局部控制站。

另外温度控制的概念也有了