基于DCS與MATLAB的車輛傳動(dòng)系統(tǒng)仿真平臺(tái)數(shù)據(jù)通信的
1引言
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/197734.htm目前,分散控制系統(tǒng)(DCS)已廣泛用于石油、化工、電力、冶金等工業(yè)控制領(lǐng)域。在DCS的實(shí)際工程應(yīng)用中,通常需要根據(jù)不同的控制對(duì)象設(shè)計(jì)出具體的控制方案,然后在DCS上通過控制組態(tài)的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。但是由于實(shí)際工程的限制,新設(shè)計(jì)出的控制策略與算法很難有機(jī)會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。因此,有必要設(shè)計(jì)出被控對(duì)象的仿真模型供DCS測(cè)試時(shí)使用。
近年來,出現(xiàn)了MATLAB這種功能強(qiáng)大并在控制領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用的軟件,使用它可以很方便地為各種被控對(duì)象建立仿真模型。如能將DCS和MATLAB兩者相連,由DCS完成控制運(yùn)算功能,MATLAB提供被控對(duì)象的仿真模型。將充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也能為科研人員開發(fā)新的控制策略和算法給予極大的幫助。
本文以履帶車輛傳動(dòng)系統(tǒng)為例,基于國電智深的EDPF-NT系統(tǒng)和MATLAB建立車輛傳動(dòng)系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上,在EDPF-NT系統(tǒng)中開發(fā)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)電控模擬器,控制傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行。使用MATLAB構(gòu)建傳動(dòng)系統(tǒng)模型,模擬傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行。該平臺(tái)可以方便的模擬傳動(dòng)系統(tǒng)的換檔過程,為優(yōu)化換擋策略,提高傳動(dòng)系統(tǒng)的整體性能提供較好的仿真環(huán)境。仿真平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1仿真平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)
2仿真平臺(tái)硬件組成
在構(gòu)建傳動(dòng)系統(tǒng)仿真平臺(tái)時(shí),首先要解決硬件的設(shè)計(jì)問題。它主要由EDPF-NT系統(tǒng)的工程師站、DPU卡、COM卡、I/O卡和上位機(jī)組成。工程師站的功能是進(jìn)行組態(tài)及設(shè)計(jì)控制方案,而上位機(jī)主要是運(yùn)行傳動(dòng)系統(tǒng)MATLAB模型和數(shù)據(jù)通信程序。
3仿真平臺(tái)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)
在進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)仿真平臺(tái)構(gòu)建過程中,實(shí)現(xiàn)平臺(tái)內(nèi)數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確的通信是重點(diǎn)研究的內(nèi)容,主要解決EDPF-NT系統(tǒng)與MATLAB的數(shù)據(jù)通信。出于安全性的考慮,EDPF-NT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫只允許讀取而不允許寫入,所以EDPF-NT系統(tǒng)與MATLAB模型的數(shù)據(jù)通信要分三部分實(shí)現(xiàn),首先是在工程師站讀取EDPF-NT系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并發(fā)送給上位機(jī),其次是MATLAB模型讀取送至上位機(jī)的EDPF-NT系統(tǒng)數(shù)據(jù),最后是在上位機(jī)中將MATLAB模型運(yùn)行后的數(shù)據(jù)通過COM卡送入EDPF-NT系統(tǒng)。
3.1EDPF-NT系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取
EDPF-NT系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以特定的格式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中,不能直接讀寫。國電智深為了方便用戶對(duì)于數(shù)據(jù)的使用,提供了可以被VC、VB等軟件調(diào)用的NTClient.dll文件,用戶可以通過NTClient.dll提供的函數(shù)來讀取EDPF-NT系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本文采用VB開發(fā)了讀取EDPF-NT系統(tǒng)數(shù)據(jù),同時(shí)利用Winsock控件將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)的程序。此程序分為三部分:
1)聲明NTClient.dll提供的函數(shù);
2)讀取EDPF-NT系統(tǒng)的數(shù)據(jù);
3)發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)。
3.2MATLAB對(duì)EDPF-NT數(shù)據(jù)的調(diào)用
作為當(dāng)前最流行的仿真軟件,MATLAB在控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中起著重要作用。但是MATLAB本身不提供底層通信接口,必須使用其它方法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)通信。所以由EDPF-NT系統(tǒng)工程師站送至上位機(jī)的數(shù)據(jù)首先使用VB編寫的程序接收,接下來通過OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的調(diào)用。
在不同的程序間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)需要選擇合適的通信接口,為此引入工控行業(yè)的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)OPC(OLEforProcessContro1)技術(shù)。OPC技術(shù)試圖按照標(biāo)準(zhǔn)的方法解決不同程序、設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換問題,它采用服務(wù)器/客戶端模式,只要提供了具有統(tǒng)一OPC接口的服務(wù)器,即可按照一致的OPC客戶端接口訪問服務(wù)器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
MATLAB可以作為ActiveX自動(dòng)化控制器,通過ActiveX自動(dòng)化控制器技術(shù),用戶可以在MATLAB中,通過編寫M文件對(duì)ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器進(jìn)行各種控制。利用VB開發(fā)使用OPC自動(dòng)化接口的OPCAxtiveX控件,在OPCAxtiveX控件中添加通信模塊,接收EDPF-NT系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)賦給OPCAxtiveX控件的屬性值,通過MATLAB獲取OPCAxtiveX控件中對(duì)應(yīng)的屬性值,就可以實(shí)現(xiàn)在OPC技術(shù)下MATLAB對(duì)EDPF-NT系統(tǒng)數(shù)據(jù)的調(diào)用。
首先是建立OPCAxtiveX控件,并在內(nèi)部工作變量的初始化中設(shè)置網(wǎng)絡(luò)。其次在OPCAxtiveX程序中添加網(wǎng)絡(luò)通信代碼,完成對(duì)EDPF-NT系統(tǒng)工程師站送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。最后將接收到的數(shù)據(jù)賦給ActiveX控件屬性值,生成OPCAxtiveX控件,并注冊(cè)。用于數(shù)據(jù)接收的OPCAxtiveX控件就可以被MATLAB來使用了。
在MATLAB使用一個(gè)ActiveX組件前,必須要找到對(duì)象的名字,即ProglD,另外還要了解對(duì)象用到的方法、屬性和事件。利用這些信息,通過ActiveX客戶支持就可以在MATLAB中應(yīng)用這個(gè)對(duì)象。
利用actxcontrol函數(shù)來生成一個(gè)ActiveX組件,實(shí)現(xiàn)MATLAB和OPC之間的通信。
在圖形窗口中生成一個(gè)ActiveX組件語法為:
h=actxcontro1(progid[,position[,handle???[,callback{event1eventhander1;???event2eventhandler2;}]]])
用get、set、invoke、propedit、release和delete等函數(shù)可以操作OPCAxtiveX控件,最終實(shí)現(xiàn)MATLAB對(duì)EDPF-NT數(shù)據(jù)的調(diào)用。
評(píng)論