OPC技術(shù)在MATLAB與PLC通訊實現(xiàn)

1、OPC技術(shù)下MATLAB與PLC的通訊實現(xiàn)黃雙成，李志偉（河南化工職業(yè)學院機械電子系，河南關(guān)口州450000）摘要：PLC具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便，可靠性高特點，已經(jīng)在工業(yè)及生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用，但PLC的編程語言功能簡單，無法實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法；MATLAB一種高級矩陣語言，并且包含工具箱和Simulink仿真環(huán)境，可通過對控制系統(tǒng)進行可視化建模，仿真等工作，實現(xiàn)復(fù)雜控制算法，但不能直接應(yīng)用在實時控制中。本文采用OPC通信技術(shù)，實現(xiàn)MATLA的PLC通信，為PLC控制下復(fù)雜算法的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：OPCK術(shù)MATLABPLC通訊中圖分類號：TP273文獻標識碼：AAbstract

2、：PLC,withsimplestructure,convenientprogrammingandgoodreliability,isalreadywidelyusedinindustrialcontrolarea,butitisunabletoachievecomplexcontrolalgorithmwithshortageofprogramminglanguage;MATLABisakindofhigh-levelmatrixlanguage,withitstoolboxandSimulinksimulationenvironment,complexcontrolalgorithmcan

3、beachievedthroughtheresearchonthevisualmodelandsimulationofthecontrolsystem,butitcannotbeusedinreal-timecontrol.Thispaper,usingOPCcommunicationtechnology,achievescommunicationbetweenMATLABandPLC,providestechnicalfoundationfortherealizationofcomplexalgorithmunderPLCcontrol.Kewords:OPCTechnologyMATLAB

4、PLCCommunicationCommunicationbetweenMATLABandPLCbeachievedbytheOPCtechnologyHuangShuang-cheng,LiZhi-wei(DepartmentofMachineryandElectronics, Henan Vocational College ofChemicalTechnology,Zhengzhou450000)1、引言如何檢驗復(fù)雜先進控制算法，并將其有效地應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場一直是工業(yè)控制領(lǐng)域普遍關(guān)注的熱點問題。PLC控制器加工控機模式是常見分布式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是PLCS程語言簡單，無法實現(xiàn)先進的控制算

5、法。隨著工業(yè)過程控制要求的提高，模糊算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法等復(fù)雜控制算法取代傳統(tǒng)的PID算法成為工業(yè)過程控制的發(fā)展趨勢1。Matlab語言工程計算力強大,程序設(shè)計流程靈活，可實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法2。若將pl睬集至ij的實時數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換傳給matlaBS行計算處理，再將運算處理結(jié)果傳送給下位機PLC,由PLC輸出模塊輸出控制信號，實現(xiàn)過程控制，這樣不僅極大提高監(jiān)控系統(tǒng)的作用，而且有利于復(fù)雜算法的故障診斷和過程控制的設(shè)計與實現(xiàn)。要實現(xiàn)上述目的，問題節(jié)點在于PL矯口MATLAB之間的數(shù)據(jù)交換。通過在MATLAB的Simulink中設(shè)計數(shù)據(jù)傳輸模塊來實現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)交換的文獻鮮見報道。本文介紹

6、通過OP豉術(shù)實現(xiàn)MATLAB與PLC1間進行數(shù)據(jù)交換的方法，并通過一個實際的例子來說明PLGMATLA題信的原理及過程。PL東集現(xiàn)場儀器儀表的數(shù)據(jù)，通過工業(yè)以太網(wǎng)傳給工控機，數(shù)據(jù)再通過工控機內(nèi)部的OPC、議分別傳給組態(tài)軟件和MATLA的工作空間，組態(tài)軟件是用來監(jiān)控系統(tǒng)的，MATLABPL/的數(shù)據(jù)經(jīng)過算法處理得出最優(yōu)的控制數(shù)據(jù)，然后再通過OPM議和以太網(wǎng)返回到PLC3,PLCS根據(jù)數(shù)據(jù)對現(xiàn)場儀器儀表進行精確的控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。圖1數(shù)據(jù)交換結(jié)構(gòu)圖圖2OPC1務(wù)器3種對象層次關(guān)系圖2、OPCJ術(shù)OPCbObjectLinkingandEmbedding(OLEforProcessContr

7、ol)的縮寫,它是以微軟公司COM3DCO版術(shù)為基礎(chǔ)，創(chuàng)建的一種應(yīng)用于自動化領(lǐng)域的軟件接口標準。OP東用開放式白數(shù)據(jù)交互，能使不同公司的軟硬件組成一個有機的整體，傳輸可靠，速度快,適于大批量數(shù)據(jù)交換,已經(jīng)成為工控行業(yè)新的通信標準,廣泛應(yīng)用在工控行業(yè)的各個領(lǐng)域3。OP來用客戶/服務(wù)器體系，目標是在客戶和服務(wù)器之間建立一種通信和數(shù)據(jù)交換的工業(yè)標準機制，只要遵循OP標準，數(shù)據(jù)交互對兩者來說都是透明的。各客戶/服務(wù)器間形成即插即用的簡單規(guī)范的鏈接關(guān)系,即不同的客戶軟件能夠訪問任意的數(shù)據(jù)源。OPCI用主要包括OPC服務(wù)器與OPCF戶兩個部分，OPC務(wù)器是數(shù)據(jù)的供應(yīng)方,負責為OP密戶提供所需的數(shù)據(jù)；OPC

8、T戶是數(shù)據(jù)的使用方,使用OPC艮務(wù)器提供的數(shù)據(jù)。OPC數(shù)據(jù)存取服務(wù)器主要由服務(wù)器對象(Server)、組對象(Group)和數(shù)據(jù)項對象(Item)3類對象組成4。3類對象的層次關(guān)系圖如上圖2所示。OP(M體使用必須遵循下列步驟：第一，OPCg戶要能夠連接到DA®務(wù)器上,并建立OPCfi(Group)和OPC數(shù)據(jù)項(Item)。第二,OPC§戶通過對其建立的Group和Item進行訪問實現(xiàn)對過程數(shù)據(jù)的訪問，客戶可以選擇設(shè)備或緩沖區(qū)作為其訪問的數(shù)據(jù)源?？蛻舻倪^程數(shù)據(jù)訪問包括過程數(shù)據(jù)的讀取、更新、訂閱、寫入等。第三,完成通知,當服務(wù)器響應(yīng)客戶的過程數(shù)據(jù)訪問請求,并處理完畢時通知客

9、戶。3、MATLABPLCi間的通訊實現(xiàn)在MATLAB令空間中輸入“opctool”，打開OPCE具箱進行OPC勺配置，在MATLAB的OPCT具箱中將MATLAB為本地服務(wù)器，然后把“CoDeSys.OPC.02添加為客戶，然后點擊“connect”，連上之后，在客戶端添加一個組，重命名為“INPUT',然后在這個組中添加一個對象，畫面如圖3所示，可以看到，在PLCE置中設(shè)置的兩個變量都顯示在添加對象的對話框的左邊，選中“INPUT'變量，然后點擊“add”，就可以看到，PLC勺變量“INPUT添加到了組“INPUT'中，用同樣的方法添加一個"OUTPUT組

10、，然后將PLC勺變量“OUTPUT添加到組“OUTPUT中，這時在PLC勺模擬量輸入端給一個5V勺信號，就可以看到在PLCS程軟件PLCK置中，模擬量輸入有了一個整型值，而在MATLA的OPCX具箱中，選中“INPUT'變量，也顯示了一個整型值，就可以看到它的值和PLCK置中模擬量端口顯示的整型值完全相等。圖3在MATLABOPCT具箱中添加對象的畫面圖4simulink中OPCE置圖下面再看一下在MATLA的simulink中對這個模擬量輸入的實時監(jiān)測，然后將這個模擬量再送給到模擬量輸出端子。在MATLA的simulink工作空間中加入“OPCConfiguration”、“OPCR

11、ead”、“OPCWrite”三個模塊，做好相應(yīng)的配置，“OPCRead'模塊中加入變量“INPUT'作為對象，“OPCWrite”模塊中加入變量“OUTPUT作為對象，添加完畢之后可以看到在simulink工作空間的“OPCRead”和“OPCWrite”中，顯示了PLC勺兩個變量名，這說明PLC勺兩個變量都已經(jīng)導入到simulink的工作空間。然后，將“OPCRead'的端子Vffl“OPCWrite”的端子相連，再在中間加入一個“scope"，來實時顯示從PLCM過來的數(shù)據(jù)，配置好的simulink工作空間如圖4所示。設(shè)置完畢，開始仿真，雙擊“scope

12、”，可以看到隨著時間的推移，數(shù)據(jù)也在實時的顯示，通過調(diào)節(jié)模擬量輸入端的電壓值，可以看到顯示數(shù)據(jù)也在隨著調(diào)節(jié)而實時的變化，如圖5所示圖5simulink中實時監(jiān)測畫面這時再來看PLCM件配置中在線顯示的數(shù)據(jù)，模擬量輸入端口顯示的數(shù)據(jù)和模擬量輸出端口顯示的數(shù)據(jù)完全相等，跟“scope”監(jiān)測到的數(shù)據(jù)以及opctool中組“INPUT”和組“OUTPUT中的兩個變量的數(shù)據(jù)也完全一樣，可以得出，模擬量輸入的值通過MATLABsimulink中OPC!確無誤的傳送到了模擬量輸出端口。4、結(jié)束語(1)文獻56提出用MATLAB組態(tài)軟件通過OPCJ術(shù)進行數(shù)據(jù)交換，而一般的組態(tài)軟件跟PLC1間也是通過OPCS行

13、數(shù)據(jù)交換的，這樣可以實現(xiàn)PLGMATLAB間的數(shù)據(jù)交換，但是要經(jīng)過兩層OPM議，而本文提出的MATLABPLCS接用OPM議進行數(shù)據(jù)之間的通訊，只經(jīng)過一層OPC、議，實時性強。2)本文只是簡單的將模擬量輸入數(shù)據(jù)通過OPC、議，經(jīng)過MATLA的simulink空間傳送到模擬量輸出端子，有了這個基礎(chǔ)，可以在“OPCRead'中添加任何現(xiàn)場的開關(guān)量或模擬量數(shù)據(jù)，而在“OPCWrite”中添加需要控制的開關(guān)量或模擬量輸出變量，然后在它們之間加入智能控制算法的工具箱以及控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，這樣就可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的精確控制。（3）工業(yè)控制系統(tǒng)一般都是一直在運行的，平時用simulink仿真空間做仿真時都是設(shè)定一個仿真時間值，要想做到simulink能夠一直處于工作狀態(tài)，可以將仿真值設(shè)為“inf”，這樣控制系統(tǒng)就可以一直在運行，而不用擔心simulink仿真時間結(jié)束導致系統(tǒng)癱瘓。參考文獻：1王樹東,畢作文,王紅波.OPCK術(shù)下PLOWMATLAB!結(jié)合的實時模糊控制系統(tǒng)J.電氣自動化，2011，33（5）11-142林寶全，陳沖.基于MATLABPLC勺實時控制系統(tǒng)J.南昌大學學報：工科版，2011，33（3）:298-3023柴兆森.基