【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的應(yīng)用程序、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和訪問這些數(shù)據(jù)的接口之間的中間設(shè)備，它提供給不同制造商的應(yīng)用程序一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口 ， 它有 三層接口 ， 依次呈包含關(guān)系。 OPC Server： OPC 啟動(dòng)服務(wù)器，獲得其他對(duì)象和服務(wù)的起始類， 并用于返回OPC Group 類對(duì)象； OPC Group：存儲(chǔ)由若干 OPC Item 組成的 Group 信息，并用于返回 OPC Item類對(duì)象。 OPC Item：存儲(chǔ)具體 Item的定義、數(shù)據(jù)值、狀態(tài)值等信息。 圖 1為 OPC體系結(jié)構(gòu) [5]。 圖 1 OPC 的體系結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 利用階躍響應(yīng)法實(shí)驗(yàn)測(cè)得控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為： sessG 5190 )( ??? （ 21） 由式（ 21）知系統(tǒng)為一階慣性環(huán)節(jié)和滯后環(huán)節(jié)組成 DCOM 配置 OPC 服務(wù)器和 OPC Client 服務(wù)器都要進(jìn)行設(shè)置 。 一定 要配置正確，否則會(huì)出現(xiàn)“找不到服務(wù)器 ” 或“服務(wù)器拒絕訪問”的錯(cuò)誤。 （ 1）開始 運(yùn)行 輸入： dfg 打開組建服務(wù)窗口，如圖 2。 OPC Client Visual C++ Visual Basic 、Excel Java Applet Inter Explorer opc group opc group 驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用軟件： PLC、DCS、 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系等 Item item Item ite Item Item Item 通用接口 自動(dòng)化接口 OPC Server 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 4 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(yè)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(wú) ” ， 如圖 3所示。 圖 3 我的電腦屬性對(duì)話框 （ 2）打開屬性對(duì)話框 切換到“ COM 安全”屬性頁(yè)，分別編輯“編輯默認(rèn)值（ E）” 、“編輯默認(rèn)值（ D）”、“編輯限制（ L）”、“編輯限制（ I）”等 4個(gè)選項(xiàng)，如圖 4所示。 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 5 圖 4 COM 屬性對(duì)話框 以上 4個(gè)選項(xiàng)分別添加 “ everyone”、“ interactive”、“ work”“ system”等 4個(gè)用戶，并勾選上所有權(quán)限選項(xiàng) ，如圖 5。 （ 請(qǐng)注意是 4個(gè)用戶，如果少了一個(gè)有可能出現(xiàn)找不到服務(wù)器的情況 ） 圖 5 訪問權(quán)限對(duì)話框 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 6 （ 3） 在 OPC 服務(wù)器上，還要回到 “ 組件服務(wù) ” 界面，打開 DCOM 配置 ，如圖 6，找到注冊(cè)的 OPC 服務(wù)器的名稱 ： OpcEnum、 OpcServer. WinCC 選項(xiàng)， 分別 打開它 們 的屬性 對(duì)話框進(jìn)行編輯 。 圖 6 DCOM 對(duì)話框 打開屬性 ?切換到 “ 安全 ” 屬性頁(yè)面，分別編輯下面 3個(gè)選項(xiàng) ，如圖 7。 圖 7 OpcEnum/OpcServer. WinCC 屬性“安全”對(duì)話框 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 7 以上 3個(gè)選項(xiàng)分別添加 everyone， interactive， work， system 四 個(gè)用戶，并勾選上所有權(quán)限選項(xiàng) ，如圖 8。 （ 請(qǐng)注意是 3個(gè)用戶，如果少了一個(gè)有可能出現(xiàn)找不到服 務(wù)器的情況 ） 圖 8 啟動(dòng)權(quán)限對(duì)話框 啟用交互式用戶 ，選擇“交互式用戶”，如圖 9。 圖 9 啟動(dòng)交互式用戶 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 8 （注：有時(shí)做好 DCOM 配置后，需要重新啟動(dòng)電腦才起作用。所以為了安全起見，建議最好重新啟動(dòng)一下電腦，再做下一步） 。 本地安全策略設(shè)置 （ 1） OPC 服務(wù)器和 OPC Clicent 都要進(jìn)行設(shè)置：打開“控制面板” “管理工具”選擇“本地安全策略”。 （ 2）打開“安全選項(xiàng)” “網(wǎng)絡(luò)訪問” 本地賬戶的共享和安全模式 屬性。 （ 3）選擇“ 經(jīng)典 本地用戶以自己的身份驗(yàn)證 ” 。（這一步 不能忘，否則在連接 OPC服務(wù)器時(shí)會(huì)出現(xiàn)“拒絕訪問”錯(cuò)誤提示?。? 3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理及配置 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) MATLAB與 PLC的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 10所示。 系統(tǒng)以‘悌’字號(hào)過(guò)程控制設(shè)備 中的水箱 為控制對(duì)象，西門子 S7300PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以組態(tài)軟件 WinCC為數(shù)據(jù)總控平臺(tái)，作為 OPC服務(wù)器．以 MATLAB做為 OPC客戶端，進(jìn)行算法設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)控制和控制結(jié)果分析等， WinCC與 S7300通過(guò) MPI通訊 [6],。 系統(tǒng)原理 在此系統(tǒng) 中 要求給定值即液位設(shè)定值為 300mm，控制器為 MATLAB 及 PLC，MATLAB 主要實(shí)現(xiàn)的是 PID 參數(shù)的控制， PLC 主要是實(shí)現(xiàn) 信息采集及 模 /數(shù)、數(shù) /模的Matlab WinCC S7300PLC 悌字號(hào)過(guò)程設(shè)備 OPC數(shù)據(jù)交換 MPI AI/AO DI/DO 數(shù)據(jù)采集 過(guò)程設(shè)備 圖 10 MATLAB 和 PLC 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)過(guò)程控制系統(tǒng)示意圖 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 9 轉(zhuǎn)換 。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(guò) 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(guò)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(lái)控制電動(dòng)調(diào) 節(jié)閥的開度 [7]， 通過(guò)它控制流入水箱的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的閉環(huán)控制。 系統(tǒng)的工作原理圖如 圖 11。 硬件配置 實(shí)驗(yàn)使用“ 悌 ” 字號(hào)過(guò)程控制綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由實(shí)驗(yàn)控制對(duì)象、實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)及上位監(jiān)控 PC 機(jī)三部分組成。 智能儀表 采用廈門宇電儀表有限公司生產(chǎn) 的 AI 系列全通用人工智能調(diào)節(jié)儀表 AI818，它 是PID 控制型 的智能儀表 ，輸出為 4～ 20mA DC 信號(hào)。 變頻器 采用 西門子 MM440 變頻器 功率為 ,頻率 0～ 650Hz。 S7300PLC 電源模塊 ： PS307（ 5A） 書出電流為 5A；輸出電壓為 24VDC；防短路和開路保護(hù)。 CPU 模塊： CPU3152DP 帶有 128KB 的集成式 RAM，最大模擬量 I/O 總數(shù)為 1024 個(gè)。 模擬量輸入模塊： SM331 AI 4xO/4～ 20mA；為一通道 4 輸入點(diǎn)；精度為 15 位。 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。 網(wǎng)卡：西門子 CP5611 專用 通訊 網(wǎng)卡 支持 MPI， PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，用于連接 PLC 與 WinCC 或者 PLC 之間互聯(lián) [8]。 給定值 控制器 執(zhí)行器 液位變送器 ＋＋ 控制對(duì)象 圖 11 控制系統(tǒng)工作原理圖 輸出值 基于 SIEMENS S7300PLC 和 OPC sever 技術(shù)的 MATLAB 在線單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計(jì) 10 檢測(cè)裝置 壓力傳感器： KY–B380 傳感器 量程為 0～ 150Kpa； 精度為 ％ ；采用二線制傳輸方式，工作時(shí)需要提供 24V 直流電源，輸出 4～ 20mA DC。 液位變送器： KY–B3803 變送器 量程為 0～ 6KPa，精度為 ％；采用二線 制傳輸方式，工作時(shí)需要提供 24V 直流電源，輸出 4～ 20mA DC。 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(lái)對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為： QS 智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 公稱直徑為 20mm,行程為 16mm；具有精度高，技術(shù)先進(jìn)，體積小、重量輕，推動(dòng)力大、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行一體化、可用性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)；電源單相 220V，控制信號(hào)為 4～ 20mA DC 或 1～ 5V，輸出為 4～ 20mA DC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。 水泵 水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為 20CQ–12P 功率為 ，流量 3m3/h,揚(yáng)程為 12 米。 軟件配置 系統(tǒng)所用到的軟件主要有： MATLAB ， Step7 編程軟件， WinCC 監(jiān)控軟件等。 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) 軟件設(shè)計(jì) 液位的控制程序中需要采集過(guò)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。在組織塊 OB1 中進(jìn)行啟動(dòng)和停止的控制而液位的采集、輸出、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 存放在 中斷服務(wù)程序 OB35 中。 OB35 每 100ms 掃描 一次，即