opc技术下plc与matlab相结合的实时模糊控制系统.pdf
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1、 电 气 自 动 化 ) 2 0 1 1 年 第 3 3 卷第 5 期 j 十 算机技术及其应甩 C omp u t e r T e c h n o lo g y Ap plic a t io n OP C技术下 P L C与 MA T L A B相结合的实时模糊控制系统 ( 1 摘要 : 王树东 - 毕作文 王红波 孟静静 兰州理工大学 电气与信息工程学院, 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 ; 2 甘肃省工业过程先进控制重点实验室, 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 ) 可编程控制器( P L C ) 具有可靠性、 易操作性和灵活性等优点, 在当今工业控制领域的使用越来越广泛, 但是它受编
2、程语言的限 制, 无法实现一些智能控制算法; MA T L A B是一种高级矩阵语言, 在工程计算方面具有无可比拟的优异性能, 尤其它的工具箱 和 S i m uli n k仿真环境 , 可以针对控制系统进行建模、 仿真和分析等工作。下面结合污水处理控制系统中对提升泵频率控制的 研究, 详细论述 P L C结合 M A T L A B实现智能控制的方法。 关键词 :O P C技术MA T L A B P L C 数据交换模糊控制 中图分类号T P 2 7 3 文献标志码A 文章编号1 0 0 0 3 8 8 6 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 1 2 0 3 Re a l t i me
3、 a n d F u z z y Co n t r o l Sy s t e m wi t h t h e Co mb i n a t i o n O f PL C a n d MATL AB u n d e r t h e OPC Te c h n o lo g y Wa n g S h u d o n g , B i Z u o w e n 1 , 2 Wa n g H o n g b o Me n g J i n g j i n g ( 1 C o l l e g e o fE l e c t r i c a l a n d I n f o r m a t i o n E n g i n
4、 e e r i n g, L a n z h o u U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y , L a n z h o u G a n s u 7 3 0 0 5 0, C h i n a ; 2 K e y L a b o r a t o r y o f G a n s u A d v a n c e d C o n t r o l _厂 0 r I n d u s t r i a l P r o c e s s e s , Lan z h o u G a n s u 7 3 0 0 5 0 , C h i n a ) Ab s t r a
5、c t: P r o g r a mm a b l e L o g i c C o n t r o l l e r ( P L C )w i t h r e l i a b i l i t y , e a s e a n d fl e x i b i l i t y , e t c , i n t o d a y S fi e l d o f i n d u s t ri a l c o n t r o l m o r e w i d e l y u s e d - b u t i t i s l i mi t e d b y t h e p r o gra mmi n g l a n g u
6、 a g e,c a n n o t a c h i e v e a n u mb e r o f i n t e l l i g e n t c o n t r o l alg o r i t h m ;MAT L AB i s a k i n d s o f h i s h l e v e l m a t r i x l a n g u a g e c o m p u t i n g i n e n gin e e ri n g e x c e l l e n c e w i t h u n p a r a l l e l e d p e r f o r m a n c e ,p a r
7、t i c u l a r l y i n i t s t o o l b o x a n d S i m u l i n k s i mu l a t i o n e n v i ron me n t ,y o u c a n c o n t r o l t h e s y s t e m f o r m o d e l i n g,s i mu l a t i o n a n d an a l y s i s w o r k I n t h i s p a p e r ,w i t h the e x a mp l e o f the f r e q u e n c y c o n t r
8、 o l o f l i f t p u mp i n s e w a g e c o n t r o l s y s t e m ,d i s c u s s e d i n d e t a i l w i t h MAT L AB an d P L C i n t e l l i g e n t c o n t r o l me t h od s Ke y wO r d s : O P C T e c h n o l o g y MA T L AB P L C Da t a e x c h a n g e F u z z y C o n t r o l 0 引 言 工控机与 P L C相结
9、合的控制系统是现代工控领域常见的监 控系统结构。随着工业过程控制要求的提高以及先进智能控制 算法的不断涌现 , 模糊算法、 神经网络算法、 遗传算法等复杂控制 器取代传统的控制器已成为工业过程控制的发展趋势。但是 由 于下位机 P L C编程语言的局限性 , 使其不能胜任复杂的控制算 法 , 导致智能控制算法不能很好的应用到 P L C的控制系统中。 MA T L A B可以实现模糊控制、 神经网络等复杂的智能控制算 法 , 还配备有各种各样的工具箱, 可以解决许多特定的课题和数 学建模问题_ l 】 。如果将 P L C采集到的实时数据通过数据交换传 给 MA T L A B进行计算处理,
10、再将运算处理结果传送给下位机 P L C, 由P L C输出模块输出控制信号, 实现过程控制, 这样极有利 于先进智能算法控制系统的设计与实现。因此 , 将 M A T L A B与 P L C相结合, 实现两者的优势互补是当今 自控领域研究的热门 话 题。 有些文献提出了 M A T L A B与 P L C之间的通讯技术, 即利用 D D E或 O P C技术来实现两者之间的数据通讯, 但是并没有详细 的论述经过 P L C采集过来的数据是如何在 MA T L A B里经过算法 处理的; 而有些文献提出 MA T L A B与组态软件相结合 的控制 平台, 两者之间利用 O P C的方法进
11、行数据交换 , 但是 P L C跟组态 王的数据交换也是通过 O P C来实现的, 那么利用这种方法实现 P L C与 MA T L A B之间的数据交换要经过两重的 O P C协议 , 系统 收稿 日期 :2 0 1 1 0 l一 0 5 1 2 E le c t r ic a I A u t o ma t io n 的实时性会因此而受到影响 ; 还有些文献提出的 MA 1 1 A B与 P L C 结合的控制平台, 解决了需经过两重 O P C协议的难题 , 但是 也没有详细论述 P L C送入 MA T L A B中的数据是如何经过 自适应 P I D算法来处理的 J 。基于以上问题,
12、本文结合一个实例来详细 论述 P L C与 MA T L A B是如何通过 O P C进行数据交换的, 以及送 入 M A T L A B中的数据是如何经过S i mul i n k中模糊控制器的处理, 然后将处理过的数据又送回到 P L C的。本 系统结构 图如图 1 所示 : 图 1 数 据交换结构 图 1 OP C技术 O P C是 O b j e c t L i n k i n g a n d E m b e d d i n g( O L E f o r P r o c e s s C o n t r o 1 ) 的缩写, 它是以微软公司 C O M和 D C O M技术为基础, 创建
13、的 j 十算机技术及其应肛 Co mpu t e r r e c h n o lo g y Ap p l ic a t io n s 电气 自动化) 2 o l 1 年第 3 3卷 第 5期 一种应用于 自动化领域的软件接 口标准。O P C采用开放式的数 据交互, 能使不同公司的软硬件组成一个有机的整体, 传输可靠 , 速度快, 适于大批量数据交换, 已经成为工控行业新的通信标准 , 广泛应用在工控行业的各个领域。 在使用 O P C的过程 中, 总是包括 O P C服务器与 O P C客户 , O P C服务器是数据的供应方, 负责为 O P C客户提供所需的数据; O P C客户是数据的
14、使用方, 处理 O P C服务器提供的数据。O P C 服务器一般并不知道它的客户来源。由 O P C客户根据需要 , 接 通或断开与 O P C服务器的链接。O P C数据存取服务器主要由服 务器对象( S e r v e r ) 、 组对象( G r o u p ) 和数据项对象 ( I t e m) 3类对象 组成。3类对象的层次关系图如图 2所示: 叵 矗 矗 叠 鑫 图 2 OP C服务器 3种对象层次关系图 实现 O P C D A过程数据访问必须遵循下列步骤: 第一 , O P C客户要能够连接到 D A服务器上, 并建立 O P C组 ( G r o u p ) 和 O P C
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