【導(dǎo)讀】基于SIEMENSS7-300PLC和OPCserver技術(shù)的MATLAB在線單容水箱液位控制設(shè)--PLC監(jiān)控程。具，但是通常局限于離線仿真控制研究，難以和實(shí)時對象結(jié)合起來。系統(tǒng)是典型的實(shí)時控制系統(tǒng)。把MATLAB用于實(shí)時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)時通訊。本文闡述了開放式標(biāo)準(zhǔn)接口。制系統(tǒng)的無縫鏈接。

　　

【正文】 項“ yewei1”及“ yeweixie” 建立 MATLAB 與 WinCC 的過程看似很簡單，但是這個過程中的每一步都很重要。因?yàn)槌醮谓佑|這方面，在做的過程中，每一步都是探索，當(dāng)中也遇到一些難題，比如：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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 18 我用 OPC Read 從 WinCC 變量中讀取數(shù)據(jù)成功后，再用同樣的方法使用 OPC Write 向WinCC 中的變量寫數(shù)據(jù)時 ，想了很多辦法，做了很多次嘗試，怎么做都不通，最后經(jīng)過老師的指導(dǎo)才找到解決方法：寫的過程一定要與實(shí)際的 PLC 相連接并且運(yùn)行 PLC,否則 OPC 的連接狀態(tài)會顯示： Bad。 建立 Simlink 實(shí)時控制工作空間 右擊項目組“ 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。也可以直接在 Simulink 中使用“ OPC Read/Write”建立 圖 21 把變量導(dǎo)入 Simulink 中 在 Simulink 仿真窗口中雙擊“ OPC Read/Write”對對象進(jìn)行屬性設(shè)置和進(jìn)行采樣時間設(shè)置，如圖 22，本設(shè)計中采樣時間均設(shè)為 。 圖 22 在 Simulink 中設(shè)置變量屬性 在 Simulink 中建立工作空間， Simulink 仿真參數(shù)需要進(jìn)行設(shè)置，仿真結(jié)束時間 (stop 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 19 time)設(shè)為 ―inf‖（為了使系統(tǒng)運(yùn)行在無時間限制條件下而設(shè)置）， Simulink 仿真算法設(shè)置為 Fix—step 固定步長類型，并選擇 ODEl(EULER)算法 [12]．設(shè)定值為 300,經(jīng)過調(diào)試，得到了一組效果比較理想的 PID 參數(shù)： Kp=100， Ti=， Td=1，如圖 23 所示。 圖 23 Simulink 工作空間搭建圖 實(shí)時控制效果 階躍響應(yīng)控制效果 圖 24 中藍(lán)色直線為液位設(shè)定值 300mm 曲線，黑色線為實(shí)時液位監(jiān)控曲線。 圖 24 MATLAB 實(shí)時控制曲線圖 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 20 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。 加入擾動時的響應(yīng)曲線 所加擾動為：在原平衡的基礎(chǔ)上向水箱中加入一盆水，來影響水位，如圖 25 所示 。 圖 25加入階躍擾動響應(yīng)曲線圖 最終恢復(fù)平衡圖 如圖 26。 圖 26最終穩(wěn)定實(shí)時曲線圖 以上二幅圖的時間長度均為 1 分鐘，有控制曲線圖可以看出，水位在很短的時間內(nèi)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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 21 基本恢復(fù)到設(shè)定值。說明控制效果也是比較理想。 結(jié)束語 在 OPC 技術(shù)、西門子工控產(chǎn)品 PLC 和 WinCC 組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上，我們成功的 使MATLAB 方便地實(shí) 現(xiàn)了實(shí) 時控制現(xiàn)場過程設(shè)備 ，設(shè)計出了穩(wěn)定可靠的液位控制系統(tǒng)。雖然系統(tǒng)沒有 直接用 MATLAB 語言 編寫的控制算法進(jìn)行 控制 ， 但卻 改變了以往 MATLAB的純數(shù)字仿真研究方法。為 控制研究人員通過 Simulink 實(shí)時觀察和控制現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制算法的研究和控制結(jié) 果的分析 提供了一個平臺。 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)時間的良好效果。 參考文獻(xiàn) [1] 蔣近，段斌 .基于 OPC 技術(shù)的監(jiān)控主站實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸 [J].電力自動化設(shè)備， 2021， 28： 97 [2] 王克平，王憲 .基于 DDE 技術(shù)的 MATLAB 與 WinCC 通信設(shè)計 [J].自動化儀表 ,2021， 17： 23 [3] 梁飛 .基于 WinCC 和 OPC 的配料監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) [J].上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，2021， 7～ 8 [4] 胡劍杭，陳沖 .基于 OPC 技術(shù)的 MATLAB 實(shí)時過程控制系統(tǒng) [J].福州大學(xué)學(xué)報 (自然科學(xué)版 )，2021， 36（增刊）： 106 [5] 廖常初 .S7300/400PLC 應(yīng)用教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 1 月 .264 [6] 魏克新 .自動控制綜合應(yīng)用技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 年 7 月 .274 [7] 馬江濤 .基于 OPC 的組態(tài)軟件和 MATLAB 的通信實(shí)現(xiàn) [J].微計算機(jī)信息 (測控自動化 )， 2021， 296 [8] ：／／ ． ad． siemens． ． ∥ download／ infomation． asp?classidup =0000lamp。classid=00015． 2021—03． [9] 張靜，馬俊麗，岳境 .MATLAB 在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2021 年 5 月 .Ⅲ [10] The Math Works toolbox for use with MATLAB[EB/OL]. 202110. // 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 22 附錄 附錄 A PLC 程序 OB1： A( O I %上電運(yùn)行點(diǎn) O M %保持通路 ) AN I %停止運(yùn)行輸入點(diǎn) = M %中間繼電器點(diǎn) OB35 中的標(biāo)度轉(zhuǎn)換功能塊 F105： A I %輸入 為 0 說明輸入值為單極 = L BLD 103 A M %保持通路 JNB _001 CALL SCALE IN :=PIW294 %從 PIW194 中輸入信號 HI_LIM :=+002 %輸入上限為 600 LO_LIM :=+000 %輸入下限為 0 BIPOLAR:= RET_VAL:=MW60 %出錯信息查看地址 OUT :=MD80 %輸出值存放地址為 MD80 OB35 中的標(biāo)度反轉(zhuǎn)換功能塊 F106： A I %輸 入 為 0 說明輸入值為單極 = L BLD 103 A M %保持通路 JNB _002 CALL UNSCALE IN :=MD90 %從 MD90 中輸入信號 HI_LIM :=+002 %輸入上限為 600 LO_LIM :=+000 %輸入下限為 0 BIPOLAR:= 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 23 RET_VAL:=MW120 %出錯信息查看地址 OUT :=PQW304 %從 PQW304 中輸出信號 附錄 B LIT201紅藍(lán)3SX23241SX30311718FV10 1C123SX121SX1013現(xiàn)場架裝 盤裝LN220 AC1718 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 24 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 25 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 —PLC 監(jiān)控程序設(shè)計 26 致謝 經(jīng)過 3個月 是在我的導(dǎo)師 殷華文副教授的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在畢業(yè)設(shè)計和論文撰寫的過程中無不傾注著殷 老師辛勤的汗水和心血。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。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，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向殷 老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 在畢業(yè)設(shè)計和課程學(xué)習(xí)的過程中，還得到了 崔世林、劉忠超 老師的熱心指導(dǎo)和幫助，同學(xué)們也給予我很大的支持和鼓勵。在此向所有關(guān)心幫助過我的老師、同學(xué)們表示深深 的感謝！ 也對在設(shè)計中參考資料的作者們表示衷心的感謝！