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基于Matlab与PLC的实时控制系统.pdf
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基于 Matlab 与 PLC 的实时控制系统
基于 Matlab 与 PLC 的实时控制系统
基于 Matlab的 S7-200 PLC温度实时控制系统,结合 Matlab强大的计算能力与灵活的编程
方法,解决了 PLC 控制系统的局限性。该系统在上位机 Matlab 的 Simulink中实现单神经元自
适应 PID控制算法,下位机 S7-200 PLC 则负责进行实时数据采样与输出,上下位机间数据通信
通过 OPC 技术实现,并利用 Matlab GUI 进行监控;研究了系统的实现机制与过程,并对该控制
系统进行了测试,取得了良好的控制效果。
Maflab Simulink在控制系统领域得到了广泛的应用。Matlab 语言工程计算力强大,程序
设计流程灵活,可实现复杂的控制算法。但不能与现场工控设备直接进行数据通信,致使很多
先 进 控 制 算 法 仍 然只 就 是 停 留 在 纯 数 字 仿 真阶 段 。 而 常 见的 可编 程 序 逻 辑 控 制 器
(programmable logic controller,PLC)在控制过程中往往不能运行复杂的先进控制算法,或就是
勉强运行导致控制器反应实时性降低,制约了先进控制算法在 PLC 上的应用。为了解决此问
题,本文以基于 Matlab与 s7—200 的温度实时控制系统为例,将 Matlab Simulink直接应用于实
时控制现场系统。该系统的 PLC 进行实时数据采样与输出,在 Matlab 上实现控制算法,通过
OPC 技术实现 Matlab 与 PLC 间的数据传送,并利用 Matlab 内置的 GUI 实现上位机监控界面。
该系统经实际测试,取得了较好的控制效果。本文研究为有效提高控制系统的效率与控制水
平开辟一条新路。
1 OPC 接口技术
opt(OLE for Process Control)规范就是在微软倡导下由 OPC 基金会所建立的硬件与软
件接口标准,它基于微软现有的 OLE、组件对象模 COM 与分布式组件对象模 DCOM 技术。OPC
规范的引入,提供了一种在数据源与客户端之间进行实时数据传输的通信机制。OPC 标准中
的软件体系结构为客户视/服务器模式,每个支持 OPC 接口标准的硬件厂商为其设备开发一
个 OPC 服务器,提供必要的 OPC 数据访问标准子接口,主要负责从硬件设备得到数据并存人数
据缓冲区;支持 OPC 接口的应用软件作为 OPC 客户,通过 OPC 标准接口实现与 OPC 服务器的
数据交互,从而读写硬件设备的信息。
OPC 服务器由 3 类对象组成,包括服务器、组与数据项。OPC 的应用架构及层次对象
的关系如图 1 所示。0PC 服务器对象拥有服务器的所有信息,同时也就是组对象的容器。组
对象 OPC 项拥有本组的所有信息,同时包含并在逻辑上组织了 OPC 数据项。而 OPC 数据项就
是服务器定义的对象,包括值、品质、时间戳 3 个基本属性。OPC 客户对设备寄存器的操作
都就是通过数据项来完成,但 OPC 数据项并不提供对外接口,客户不能直接对其进行操作,所
有的操作都就是通过组对象来进行的。
图 1 OPC 的应用架构及基本结构图
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