【正文】 和組態(tài)軟件MCGS之間的數(shù)據(jù)交換，從而可以設(shè)計(jì)出綜合二者優(yōu)點(diǎn)、功能更加全面完善的控制系統(tǒng)。 OPC 技術(shù) OPC(OLE for Process Control)，它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級(jí)，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生[9]。OPC 規(guī)范提供了兩種COM組件之間連接的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化接口:OPC 定制接口(OPC Custom interfaces) 和OPC 自動(dòng)化接口(OPC Automation interfaces)。通過OPC 接口, 各OPC 客戶與OPC 服務(wù)器之間形成即插即用的鏈接關(guān)系, OPC 服務(wù)器組件提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口給OPC 的對(duì)象, 并且通過這些接口進(jìn)行管理, 客戶通過COM提供的API 創(chuàng)建和管理服務(wù)器, 通過接口方法訪問服務(wù)器中的數(shù)據(jù)對(duì)象。OPC 客戶與OPC 服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互有同步方式和異步方式兩種。同步方式實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單, 當(dāng)客戶數(shù)目較少而且同服務(wù)器交互的數(shù)據(jù)量也較少的時(shí)候可以采用這種方式, 異步方式實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜, 需要在客戶程序?qū)崿F(xiàn)同調(diào)函數(shù), 然而當(dāng)有大量的客戶和大量數(shù)據(jù)交換時(shí), 異步方式的效率更高, 能夠避免客戶數(shù)據(jù)請(qǐng)求的阻塞, 同時(shí)可以最大限度的節(jié)省CPU和網(wǎng)絡(luò)資源。 Matlab作為客戶端訪問OPC服務(wù)器的通信流程MATLAB 7. 0 以上版本中集成了OPC Toolbox, 它提供了命令行和GUI 兩種方式在OPC 客戶端和OPC 服務(wù)器之間建立連接, 以實(shí)現(xiàn)MATLAB 與其他軟件和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊。 MATLAB OPC Toolbox 提供了豐富的OPC 工具函數(shù),使得我們可以簡(jiǎn)單方便地創(chuàng)建客戶端對(duì)象, 建立連接, 實(shí)現(xiàn)添加對(duì)象, 組和項(xiàng)等操作, 省去了復(fù)雜的語言編程, 節(jié)省了軟件開發(fā)時(shí)間,大量豐富的 OPC函數(shù)省去了復(fù)雜的語言編程，能夠更方便的建立服務(wù)器和客戶端的連接，數(shù)據(jù)訪問和歷史數(shù)據(jù)的創(chuàng)建等。以 MATLAB 作為強(qiáng)大的客戶端，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)分析、算法編寫以及控制算法效果的圖形顯示。 MATLAB作為OPC客戶端的通信流程 基于OPC 實(shí)現(xiàn)MATLAB 與MCGS 的實(shí)時(shí)通訊要求在THPCAT2型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置上，利用組態(tài)軟件MCGS實(shí)現(xiàn)溫度參數(shù)的實(shí)時(shí)采集和友好的界面設(shè)計(jì)，并利用opc技術(shù)，建立MCGS 與matlab的無縫連接。MCGS 可以作為OPC 服務(wù)器與作為OPC 客戶端的其他軟件相連接, 為其他軟件提供讀寫MCGS 內(nèi)部變量的功能, 在MCGS 中, 組對(duì)象一級(jí)對(duì)用戶來說是隱藏起來的, 用戶只需要指定服務(wù)器, 就可以通過直接瀏覽來察看所有可用的數(shù)據(jù)項(xiàng)。MATLAB 7. 0 以上版本中集成了OPC Toolbox, 它提供了命令行和GUI 兩種方在OPC 客戶端和OPC 服務(wù)器之間建立連接, 以實(shí)現(xiàn)MATLAB 與其他軟件和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通訊, 以MCGS 為OPC 服務(wù)器, MATLAB 為客戶端對(duì)MCGS的數(shù)據(jù)存取。啟動(dòng)MCGS將自動(dòng)啟動(dòng)OPC服務(wù)器功能。作為OPC服務(wù)器,MCGS運(yùn)行環(huán)境的服務(wù)器名為: （需要在mcgs設(shè)備窗口添加opc服務(wù)器）。組對(duì)象的創(chuàng)建和管理由MCGS在后臺(tái)進(jìn)行,即組對(duì)象一級(jí)對(duì)用戶來說,是隱藏起來的,用戶只需指定服務(wù)器,就可以通過直接瀏覽來察看所有可用的數(shù)據(jù)項(xiàng)。其項(xiàng)目名為各個(gè)變量的名字。符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的客戶端都可以讀取MCGS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 基于OPC的matlab與MCGS數(shù)據(jù)交換流程圖 利用MATLAB OPC toolbox 實(shí)現(xiàn)MATLAB 與MCGS 實(shí)時(shí)通訊的準(zhǔn)備工作主要包括以下幾個(gè)方面。 1) OPC 基金會(huì)提供了一套可以在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽其他計(jì)算機(jī)并能與之通訊的核心組件, 但這些核心組件并沒有安裝, 在使用OPC Toolbox 之前需要安裝到計(jì)算機(jī)中去, 在MATLAB 環(huán)境中我們可以使用opcregister( ‘install’)來安裝。 2) 為使OPC Toolbx 中的對(duì)象和OPC 服務(wù)器對(duì)象之間建立連接, 還需要在OPC 服務(wù)器和OPC 客戶端進(jìn)行分布式COM的環(huán)境設(shè)置。 3) 建立一個(gè)MCGS 工程, 創(chuàng)建工程的數(shù)據(jù)輸入輸出對(duì)象之后, 在設(shè)備窗口中選擇相應(yīng)的設(shè)備, 建立相應(yīng)的通道連接, 在這里選擇out00, out01 兩個(gè)變量為MCGS 的模擬設(shè)備正弦輸出和方波輸出, 而int00, int01 兩個(gè)變量為MCGS 的輸入變量。 4) 在客戶端利用MATLAB OPC Toolbox 實(shí)現(xiàn)MATLAB 與MCSG 的數(shù)據(jù)通訊。服務(wù)器端d的設(shè)置方法：在MCGS組態(tài)環(huán)境“設(shè)備窗口”中添加OPC服務(wù)器。在“基本屬性”中對(duì)OPC服務(wù)器進(jìn)行設(shè)置。保存設(shè)置并退出。 MCGS中OPC服務(wù)器的設(shè)置在客戶端的設(shè)置可以參考下面的方法或者通過命令行（參考下面的程序代碼）然后在MATLAB中打開OPC工具箱，連接剛才所設(shè)置的OPC服務(wù)器。 MATLAB中通過opctoolbox GUI進(jìn)行服務(wù)器的連接3) 建立一個(gè)MCGS 工程, 創(chuàng)建工程的數(shù)據(jù)輸入輸出對(duì)象之后, 在設(shè)備窗口中選擇相應(yīng)的設(shè)備, 建立相應(yīng)的通道連接。 4) 在客戶端利用MATLAB OPC Toolbox 實(shí)現(xiàn)MATLAB 與MCSG 的數(shù)據(jù)通訊。MATLAB與OPC連接后，、。 運(yùn)行圖1結(jié)束語在電加熱鍋爐盤管出口溫度的串級(jí)控制畢業(yè)設(shè)計(jì)中，本人在掌握了之前“過程控制”的課堂教學(xué)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)后，又進(jìn)一步地查閱資料、設(shè)計(jì)、調(diào)試與分析，并一一解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用問題。掌握了PCI數(shù)據(jù)采集卡和智能儀表模塊的應(yīng)用。本文中設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的MCGS組態(tài)系統(tǒng)充分利用了組態(tài)軟件在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)處理、流程控制、趨勢(shì)曲線等功能。本系統(tǒng)綜合利用串級(jí)PID控制技術(shù)、OPC技術(shù)等等方面進(jìn)行了論述。具有組態(tài)軟件界面友好、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還可以對(duì)目前成熟穩(wěn)定的PID算法加以應(yīng)用，提高控制精度。給出了三個(gè)比較完整控制算法，如單回路PID算法、串級(jí)PID算法Smith預(yù)估算法在控制過程中的實(shí)現(xiàn)方案，較大提高了系統(tǒng)的時(shí)效性、魯棒性，有效地改善了大滯后系統(tǒng)所帶來的不利影響?？偨Y(jié)本文的研究工作，主要做了下面較突出的工作： 綜合近年來已經(jīng)發(fā)展得比較成熟的三類算法，選取的串級(jí)PID算法、串級(jí)Smith預(yù)估算法等是當(dāng)前比較常見的控制技術(shù)。由于時(shí)間和客觀條件的限制，本工作還有待進(jìn)一步的完善，但總體來說本文所作三種算法在本文中的研究設(shè)計(jì)工作是成功的。在導(dǎo)師劉麗華老師的悉心教導(dǎo)下，同時(shí)參閱相關(guān)資料，良好培養(yǎng)了綜合能力，尤其為我以后著手自主設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。致謝衷心感謝我的恩師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，老師每周及時(shí)通知、交代新的任務(wù)，給我們依次深入剖析各自論文中的多個(gè)難點(diǎn)、重點(diǎn)，使我們?cè)谠械睦碚撝R(shí)層面上，更進(jìn)一步提高到了實(shí)踐學(xué)習(xí)中。從課題的立項(xiàng)、開題報(bào)告，到寫作提綱、論文修改等等，劉老師層層把關(guān)，盡職盡責(zé)。在最后的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中，更離不開老師耐心細(xì)致的指導(dǎo)。藉此論文完成之際，學(xué)生謹(jǐn)以崇敬的心情向恩師致以深切的謝意與祝福！其次，同樣感謝老師在中期檢查中對(duì)我提出的寶貴建議。兩位老師從不同的視角出發(fā)，糾正了我本可以避免的錯(cuò)誤等。再次感謝他們。最后感謝我同組的同學(xué)們，我們?cè)谶^程實(shí)驗(yàn)室中互相討論、互相啟發(fā)，頭腦風(fēng)暴般地使我對(duì)任務(wù)的實(shí)施有很多收獲。參考文獻(xiàn)[1] 余勇，[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2000，（1）610.[2] 朱曉東，王軍，萬紅. 基于Smith預(yù)估的純滯后系統(tǒng)的控制[J]. 2004, 25 (1):7780.[3] 秦文煒，陳雨亭，崔曉波，呂劍虹. 一種新型的過熱汽溫控制策略及整定方法[J], 2012，1：2830.[4] Smith OJM. 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