【正文】 and Embedding, 對(duì)象鏈接和嵌入)，P (Process 過程)，C (Control 控制)。在一個(gè)工廠解決方案中，往往包含了很多對(duì)不同制造廠商的儀器設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，以及不同應(yīng)用設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。 WinCC。把MATLAB用于實(shí)時(shí)控制具有控制算法研究的直接現(xiàn)實(shí)意義，但其關(guān)鍵技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)WinCC和MATLAB的實(shí)時(shí)通訊。WinCC+PLC控制系統(tǒng)是典型的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。 Mtalab。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)復(fù)雜程度的不斷增加，工業(yè)自動(dòng)化集成程度逐漸提高。OPC（OLE for Process Control）是用于工業(yè)控制領(lǐng)域的一個(gè)技術(shù)規(guī)范和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是由一些世界上著名的自動(dòng)化系統(tǒng)和硬件、軟件公司和Microsoft(微軟)緊密合作而建立的。 研究意義和目的MATLAB和Simulink在控制系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，MATLAB擁有強(qiáng)大的工程計(jì)算能力，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法，而Simulink擁有極強(qiáng)的仿真能力和數(shù)據(jù)顯示能力．但因?yàn)镸ATLAB只停留在純數(shù)字仿真上，無法驗(yàn)證算法的有效性，大量的先進(jìn)算法都只在理論和純數(shù)字仿真的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)．如果能通過MATLAB的Simulink直接實(shí)時(shí)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，則可以使研究人員直觀觀測(cè)控制效果，易于進(jìn)行控制算法的設(shè)計(jì)和控制效果的分析，提高研控工作效率．本研究結(jié)合南陽理工學(xué)院工業(yè)過程控制實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)進(jìn)行，提出了以O(shè)PC技術(shù)為平臺(tái)，建立MATLAB與PLC的實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)． 課題主要研究的問題WinCC是在生產(chǎn)過程和過程自動(dòng)化解決可視化和控制任務(wù)的人機(jī)接口(HMI)軟件，可以開發(fā)在管理級(jí)別上的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。如果將它的數(shù)學(xué)建模與仿真功能和組態(tài)軟件WinCC的人機(jī)交互以及控制功能相結(jié)合，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，則可以在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)造一種方便、實(shí)用的控制平臺(tái)。本課題主要解決的問題是：使用OPC技術(shù)將MATLAB與現(xiàn)場(chǎng)過程設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)MATLAB仿真在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)控制。作為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種核心數(shù)據(jù)交換技術(shù)，OPC標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，并且其功能還在不斷豐富發(fā)展之中。OPC接口還可以通過網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為OPC客戶端的應(yīng)用程序，也適用于應(yīng)用程序和物理設(shè)備的直接連接，OPC是具有高度柔性的接口標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽不同系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問接口，所以可以應(yīng)用于多種場(chǎng)合。圖1為OPC體系結(jié)構(gòu)[5]。圖 2 組件服務(wù)窗口圖進(jìn)入我的電腦屬性的總體默認(rèn)屬性頁面，將“在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上啟用分布式COM”打上勾，將默認(rèn)身份級(jí)別改為“無”，如圖3所示。圖 6 DCOM對(duì)話框打開屬性224。圖 9 啟動(dòng)交互式用戶（注：有時(shí)做好DCOM配置后，需要重新啟動(dòng)電腦才起作用。（3）選擇“經(jīng)典本地用戶以自己的身份驗(yàn)證”。在系統(tǒng)的液位變送器將標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（4～20mA）輸入給模擬量輸入模塊（SM331），經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到與液位成比例的數(shù)字量，然后進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換（FC105），通過WinCC寫入到Simulink中，在MATLAB的Simulink中與液位設(shè)定值（階躍輸入為300）比較，并按某種控制規(guī)律（PID控制算法）對(duì)誤差值進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量）送給PLC經(jīng)過標(biāo)度反變換（FC106）后，輸入到模擬量輸出模塊（SM332），經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?hào)送給智能調(diào)節(jié)閥，用來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度[7]，通過它控制流入水箱的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的閉環(huán)控制。 變頻器采用西門子MM440變頻器 ,頻率0～650Hz。模擬量輸出模塊：SM332 AO 4x12位；4通道x4輸出；精度為12位；每個(gè)輸出通道可編程為：電壓輸出/電流輸出。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。4 控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)及WinCC實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC程序設(shè)計(jì)液位的控制程序中需要采集過程值并需要把整型轉(zhuǎn)換成以工程單位表示的介于下限和上限之間的實(shí)型值，因此需要功能塊FC105轉(zhuǎn)換；PID的運(yùn)算輸出需要進(jìn)行把工程單位表 示且標(biāo)定于下限和上限的實(shí)型值轉(zhuǎn)換成整型值，因此需要功能塊FC106轉(zhuǎn)換。程序介紹見附錄1。實(shí)驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1F1F13全開，將下水箱出水閥門F14開至一定開度，其余閥門均關(guān)閉。WinCC可作為OPC服務(wù)器和OPC客戶機(jī)。E服務(wù)器訪問消息系統(tǒng)[9]。獨(dú)立于工藝技術(shù)和行業(yè)的基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，模塊化的結(jié)構(gòu)，以及靈活的擴(kuò)展方式，使其不但可以用于機(jī)械工程中的單用戶應(yīng)用，而且還可以用于復(fù)雜的多用戶解決方案。（3）添加變量：在“NewConnection”右側(cè)空白處點(diǎn)擊右鍵選擇“新建變量”或者右擊“NewConnection”選擇“新建變量”即可添加變量。圖 14 WinCC監(jiān)控畫面5 MATLAB在線控制 MATLAB基礎(chǔ) MATLAB簡(jiǎn)介MATLAB是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分[11]。注意所有安裝和激活都是使用無網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，在MATLAB安裝文件夾里的“crack”文件夾里的“”中有版本的安裝序列號(hào)。在OPC使用的過程中會(huì)出現(xiàn)這樣一個(gè)問題：當(dāng)OPC使用一次或者幾次后，再次打開使用時(shí)，MATLAB輸入命令界面會(huì)閃爍一下且電腦下方的任務(wù)欄也會(huì)出現(xiàn)OPC Tool（這說明OPC Tool正在運(yùn)行），但就是不會(huì)出現(xiàn)OPC主界面，無法進(jìn)行建立通訊。創(chuàng)建OPC數(shù)據(jù)訪問客戶端對(duì)象開始在OPC客戶端對(duì)象添加組對(duì)象在OPC客戶端對(duì)象添加項(xiàng)對(duì)象對(duì)WinCC數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行讀/寫操作完成？結(jié)束YN圖15 WinCC與MATLAB通訊流程圖 建立通訊運(yùn)行MATLAB后，單擊主頁面左下角的“start”然后按圖操作到“OPC Tool”，就打開了OPC頁面，如圖16。如圖18。 建立Simlink實(shí)時(shí)控制工作空間 右擊項(xiàng)目組“yewei”選擇“Export To”中的“Simullink OPC Read/Write”，把所需變量添加到Simulink仿真環(huán)境下，如圖21。圖24 MATLAB實(shí)時(shí)控制曲線圖由上圖控制曲線可知，液位雖然有一定的超調(diào)，但是很快就能返回到設(shè)定值附近，最終基本穩(wěn)定到設(shè)定值。說明控制效果也是比較理想。 尚存在的問題：PID算法單一，有待改進(jìn)為先進(jìn)控制算法，比如PID自整定算法及模糊控制PID算法等；PID參數(shù)仍然不太理想，還需要調(diào)整參數(shù)，以達(dá)到無超調(diào)量及和較小的響應(yīng)時(shí)間的良好效果。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理