傅鵬

摘 要：本文以MATLAB為計(jì)算平臺(tái)，通過(guò)OPC通信協(xié)議，進(jìn)行與西門(mén)子PLC 1215C寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)和MATLAB數(shù)據(jù)之間的交換，并利用易控組態(tài)軟件進(jìn)行上位機(jī)顯示，為解決現(xiàn)階段PLC較難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、智能控制算法找到一個(gè)切實(shí)可行方法。

關(guān)鍵詞：OPC；MATLAB；組態(tài)軟件；PLC 1215C

MATLAB和Simulink在控制系統(tǒng)領(lǐng)域的模擬和應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，不僅由于MATLAB具有強(qiáng)大的工程計(jì)算能力，還由于其易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。隨著現(xiàn)代控制理論的進(jìn)一步完善和控制算法的不斷提出，工業(yè)控制領(lǐng)域也逐漸把先進(jìn)的控制算法應(yīng)用于工程實(shí)踐。但是在應(yīng)用實(shí)踐中也遇到了一些問(wèn)題。最主要的原因?yàn)檩^復(fù)雜智能控制算法處理模塊有時(shí)需要單獨(dú)進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)，其價(jià)格昂貴。同時(shí)作為PLC，PLC只為邏輯處理設(shè)備，其處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力有限，在PLC中進(jìn)行智能控制算法編程并進(jìn)行較復(fù)雜運(yùn)算是比較困難的。針對(duì)此問(wèn)題本文提出的方法是：通過(guò)PLC采集數(shù)據(jù)，通過(guò)OPC協(xié)議，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中，進(jìn)行計(jì)算，再把計(jì)算結(jié)果反饋到PLC，進(jìn)行相應(yīng)的控制。

1 系統(tǒng)內(nèi)容介紹

本文思路如圖1系統(tǒng)框圖所示，通過(guò)OPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC 1215C中的數(shù)據(jù)與MATLAB進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

2 實(shí)現(xiàn)步驟

本文使用的是PLC 1215C 作為控制器，在與上位機(jī)軟件MATLAB通訊時(shí)，由于MATLAB并不支持西門(mén)子的通信協(xié)議，所以在上位機(jī)中要安裝SIMATIC NET軟件，對(duì)上位機(jī)和PLC進(jìn)行設(shè)置。以1215C PLC作為服務(wù)器，以MATLAB為客戶(hù)端。Simulink搭建被控對(duì)象，通過(guò)OPC通訊協(xié)議完成PLC 1215C和MATLAB之間的簡(jiǎn)單的PID控制算法，上位機(jī)易控組態(tài)軟件有對(duì)PLC 1215C的驅(qū)動(dòng)支持，可以讀取PLC寄存器中的數(shù)據(jù)，在上位機(jī)組態(tài)中顯示控制過(guò)程。

2.1 PLC 1215C的設(shè)置

（1）在西門(mén)子編程軟件TIA PORTAL V13版本中，進(jìn)行PLC 1215C組態(tài)，添加PLC 1215C和PC STATION在組態(tài)中完成PC STATION的配置，添加OPC SERVER和IE GENERAL。并生成對(duì)應(yīng)的XBL文件。

（2）在Station Configurator中添加剛才設(shè)置好的PC station，如圖所示，Status中表示設(shè)置正確。

2.2 MATLAB的設(shè)置

在MATLAB中既可以通過(guò)M語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)代碼完成OPC客戶(hù)端的設(shè)置，也可以通過(guò)OPC TOOL工具來(lái)進(jìn)行界面設(shè)置，還可以在Simulink中搭建OPC功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。本文通過(guò)在MATLAB中使用Simulink搭建OPC功能模塊來(lái)完成控制。如圖3所示。

OPC配置中，點(diǎn)擊Configure OPC clients，添localhost/OPC.SimaticNET.1再點(diǎn)擊connect即可完成OPC客戶(hù)端和服務(wù)器連接，配置OPC READ和OPC WRITE，在進(jìn)行MATLAB中，設(shè)置如此所示。在西門(mén)子PLC 1215C中設(shè)置PID三個(gè)參數(shù)直到滿(mǎn)足要求。在設(shè)置PID參數(shù)為：Kp=2，Ki=1，Kd=1。

2.3 易控組態(tài)軟件的設(shè)置

在易控組態(tài)軟件中使用端口設(shè)置為102，1215C PLC設(shè)置IP地址為192.168.0.66，如圖4所示。

3 運(yùn)行結(jié)果

將Simulink中仿真時(shí)間設(shè)置為inf無(wú)窮，運(yùn)行可以同時(shí)在MATLAB和易控組態(tài)軟件中都觀察到波形，并在窗口中對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行修改，直到滿(mǎn)足控制要求為止。運(yùn)行結(jié)果如圖所示： （下轉(zhuǎn)第120頁(yè)）

（上接第147頁(yè)）

4 結(jié)束語(yǔ)

本文中使用的是簡(jiǎn)單PID調(diào)節(jié)，不可能對(duì)每種被控對(duì)象都適用。各類(lèi)型的被控對(duì)象都有與其相適應(yīng)的控制算法，不過(guò)本文提出一種適于對(duì)復(fù)雜控制算法驗(yàn)證和使用的應(yīng)用于工業(yè)控制方面的思路。使用這種思路并結(jié)合MATLAB軟件中大量的先進(jìn)控制算法函數(shù)和Simulink將在工業(yè)控制算法的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中大大縮減開(kāi)發(fā)周期和成本。同時(shí)組態(tài)軟件也不局限于易控組態(tài)軟件一種。

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