基于FF現(xiàn)場總線的PID控制應用實現(xiàn)
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OPC客戶程序的開發(fā)關鍵在于搞清該動態(tài)鏈接庫的封裝結(jié)構，也即自動化接口標準。該標準可以用圖6所示的自動化對象模型表示。它主要由六類對象組成：
OPCServer:OPC服務器的一個實例。只有創(chuàng)建了OPCServer對象以后才能獲得OPC服務器的信息，它包括OPCGroups的搜索以及OPCBrowser對象的創(chuàng)建;
OPCGroups：能夠自動搜集到OPCServer范圍內(nèi)客戶端創(chuàng)建的所有的OPCGroup對象;
OPCGroup:OPCGroup對象的一個實例。它包含所有的狀態(tài)信息，并且為OPCGroup中所涉及的OPC- Items提供必要的服務;
OPCItems：能夠自動搜集到OPCServer范圍內(nèi)客戶端創(chuàng)建的對應相應的OPCGroup中的所有的OPCItem對象;
OPCItem：一個自動化對象，它包含“位號”的定義，當前值，狀態(tài)信息，最后更新時間;
OPCBrowser：瀏覽服務器中所有“位號”名稱的對象。對于每個OPCServer只能創(chuàng)建一個OPCBrowser對象。
圖6 自動化對象模型
3.3 實現(xiàn)PID控制的OPC客戶程序
(1) 使用VB開發(fā)OPC應用程序
利用VB開發(fā)OPC應用程序時，實現(xiàn)OPC自動化接口的OPC包裝DLL是必須的，這個OPC包裝DLL一般應該是由OPC服務器的供應商提供的，為OPC客戶程序的軟件開發(fā)提供了具有良好接口的工具。本文使用為OPC基金會的OPC包裝DLL進行說明。
因為在新建的VB工程里OPC包裝DLL還沒有注冊，必須先用下述方法對OPC包裝DLL進行注冊：
從VB菜單里選擇[工程(P)]-[引用(N)];
在[可用的引用(A)]的一覽表示中，選擇對應的OPC包裝DLL的文件名，這里選擇[OPC Automation 2.0];
(2) 實現(xiàn)步驟
用VB編寫OPC客戶端程序包含以下步驟：
添加服務器的引用，創(chuàng)建OPC服務器對象，并將客戶程序與服務器相連;
創(chuàng)建組集合并添加組對象;
添加OPC項，利用OPCBrowse方法瀏覽整個服務器中所有的項，選擇需要的項，將其添加到規(guī)定的組中，并顯示其值和狀態(tài);
在主畫面中顯示添加的組和項。
(3) 程序設計
圖7是以VB實現(xiàn)的具有PID功能的OPC同步客戶程序。
圖7 實現(xiàn)PID控制的OPC客戶程序
該單回路控制過程為自衡非振蕩，具有相互影響的雙容過程。其數(shù)學模型可用如下傳遞函數(shù)描述：
G(s)=
式中， Kp， Tp，τ為過程的增益、時間常數(shù)和時滯。式中的各參數(shù)可根據(jù)階躍響應曲線用圖解法求得。
下面給出確定傳遞函數(shù)的參數(shù)的方法：設圖7中的控制量為q，測量值為y(∞)，新的穩(wěn)態(tài)值為設定值，增益K可由輸入輸出的穩(wěn)態(tài)值直接算出
，而Tp，τ則可以用作圖法確定。為了能夠隨時調(diào)用在OPC服務器上采集的測量值y并繪制出相應的階躍響應曲線，這里把選擇的數(shù)據(jù)存放在指定的數(shù)據(jù)庫中(采用SQL2000數(shù)據(jù)庫)。同時也是為了在進行算法的仿真的時候，既可以從歷史數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)，也可隨著數(shù)據(jù)的采集，可以不斷刷新數(shù)據(jù)，進行算法的優(yōu)化，如圖8所示。
圖8 SQL server數(shù)據(jù)庫中存取OPC服務器數(shù)據(jù)
4、結(jié)束語
通過FF現(xiàn)場總線的過程控制實驗系統(tǒng)的設計過程，論述OPC技術，目的是希望通過VB去開發(fā)OPC自動化接口的客戶應用程序，實現(xiàn)PID控制算法到OPC 客戶應用程序的應用編程，方便用戶的使用和系統(tǒng)的維護和升級，同時研究SQL Server 2000的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，用于歷史數(shù)據(jù)的存取以及算法的仿真。如何實現(xiàn)更加復雜的先進控制算法，可以使用OLE自動化技術來實現(xiàn)VB與Matlab混合編程，即用VB編寫OPC客戶端程序來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，而利用Matlab進行先進控制算法的編寫，從而對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行分析，是下一步研究的重點。
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