电加热锅炉盘管出口温度的串级控制
10.90.80.70.6r1,y10.50.40.30.20.10020040060080010001200time(s)1400160018002000
图4.9串级-Smith预估控制1
1.4Series-smith-u1Series-smith-y2 1.210.8u1,y20.60.40.20 020040060080010001200time(s)1400160018002000
图4.10 串级-Smith预估控制
如图4.9和4.10所示，仿真结果表明，在预测模型精确的情况下，串级-Smith控制方法具有很好的控制效果。
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第五章 基于OPC技术的盘管出口温度的实时控制
Matlab在仿真调试、策略运用等方面有着明显的优势，但界面编写功能比较有限。组态软件容易实现各种动画仿真界面的制作，但通常只能实现数值计算分析和简单的控制策略。利用OPC技术实现Matlab和组态软件MCGS之间的数据交换，从而可以设计出综合二者优点、功能更加全面完善的控制系统。
5.1 OPC 技术
OPC(OLE for Process Control)，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了
桥梁。在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个 应用软件开发商都需要编写专用的 接口函数。由于现场设备的种类繁多，且产品的不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要，系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可 互操作性的 即插即用的设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。OPC 规范提供了两种COM组件之间连接的工业标准化接口:OPC 定制接口(OPC Custom interfaces) 和OPC 自动化接口(OPC Automation interfaces)。通过OPC 接口, 各OPC 客户与OPC 服务器之间形成即插即用的链接关系, OPC 服务器组件提供一个标准接口给OPC 的对象, 并且通过这些接口进行管理, 客户通过COM提供的API 创建和管理服务器, 通过接口方法访问服务器中的数据对象。
OPC 客户与OPC 服务器进行数据交互有同步方式和异步方式两种。同步方式实现较为简单, 当客户数目较少而且同服务器交互的数据量也较少的时候可以采用这种方式, 异步方式实现较为复杂, 需要在客户程序实现同调函数, 然而当有大量的客户和大量数据交换时, 异步方式的效率更高, 能够避免客户数据请求的阻塞, 同时可以最大限度的节省CPU和网络资源。
[9]
5.2 Matlab作为客户端访问OPC服务器的通信流程
MATLAB 7. 0 以上版本中集成了OPC Toolbox, 它提供了命令行和GUI 两种方式在OPC 客户端和OPC 服务器之间建立连接, 以实现MATLAB 与其他软件和现场生产控制设备之间的实时通讯。 MATLAB OPC Toolbox 提供了丰富的OPC 工具函数,使得我们可以简单方便地创建客户端对象, 建立连接, 实现添加对象, 组和项等操作, 省去了复杂的语言编程, 节省了软件开发时间,
大量丰富的 OPC函数省去了复杂的语言编程，能够更方便的建立服务器和客户端的连接，数据访问和历史数据的创建等。以 MATLAB 作为强大的客户端，实现控制系统分析、算法编写以及控制算法效果的图形显示。MATLAB作为OPC客户端的通信流程如图5.1所示。
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图5.1 MATLAB作为OPC客户端的通信流程
5.3 基于OPC 实现MATLAB 与MCGS 的实时通讯
要求在THPCAT-2型现场总线控制系统实验装置上，利用组态软件MCGS实现温度参数的实时采集和友好的界面设计，并利用opc技术，建立MCGS 与matlab的无缝连接。
MCGS 可以作为OPC 服务器与作为OPC 客户端的其他软件相连接, 为其他软件提供读写MCGS 内部变量的功能, 在MCGS 中, 组对象一级对用户来说是隐藏起来的, 用户只需要指定服务器, 就可以通过直接浏览来察看所有可用的数据项。MATLAB 7. 0 以上版本中集成了OPC Toolbox, 它提供了命令行和GUI 两种方在OPC 客户端和OPC 服务器之间建立连接, 以实现MATLAB 与其他软件和现场生产控制设备之间的实时通讯, 以MCGS 为OPC 服务器, MATLAB 为客户端对MCGS的数据存取。
启动MCGS将自动启动OPC服务器功能。作为OPC服务器,MCGS运行环境的服务器名为:
MCGS.OPC.Server（需要在mcgs设备窗口添加opc服务器）。组对象的创建和管理由MCGS在后台进行,即组对象一级对用户来说,是隐藏起来的,用户只需指定服务器,就可以通过直接浏览来察看所有可用的数据项。其项目名为各个变量的名字。符合OPC标准的客户端都可以读取MCGS实时数据库中的数据。
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图5.2 基于OPC的matlab与MCGS数据交换流程图
利用MATLAB OPC toolbox 实现MATLAB 与MCGS 实时通讯的准备工作主要包括以下几个方面。 1) OPC 基金会提供了一套可以在网络上浏览其他计算机并能与之通讯的核心组件, 但这些核心组件并没有安装, 在使用OPC Toolbox 之前需要安装到计算机中去, 在MATLAB 环境中我们可以使用opcregister( ‘install’)来安装。
2) 为使OPC Toolbx 中的对象和OPC 服务器对象之间建立连接, 还需要在OPC 服务器和OPC 客户端进行分布式COM的环境设置。
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3) 建立一个MCGS 工程, 创建工程的数据输入输出对象之后, 在设备窗口中选择相应的设备, 建立相应的通道连接, 在这里选择out00, out01 两个变量为MCGS 的模拟设备正弦输出和方波输出, 而int00, int01 两个变量为MCGS 的输入变量。
4) 在客户端利用MATLAB OPC Toolbox 实现MATLAB 与MCSG 的数据通讯。
服务器端dcom的设置方法：
在MCGS组态环境“设备窗口”中添加OPC服务器。在“基本属性”中对OPC服务器进行设置。保存设置并退出。
图5.3 MCGS中OPC服务器的设置
在客户端的设置可以参考下面的方法或者通过命令行（参考下面的程序代码） 然后在MATLAB中打开OPC工具箱，连接刚才所设置的OPC服务器。
图5.4 MATLAB中通过opctoolbox GUI进行服务器的连接
3) 建立一个MCGS 工程, 创建工程的数据输入输出对象之后, 在设备窗口中选择相应的设备, 建立相应的通道连接。
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