MATLAB平台下的PLC实时控制系统讲解.doc

MATLAB平台下的PLC实时控制系统分析 —PLC程序设计 姓名:华祥 学号 班级:03942 第一章 文献综述 1.1 组态软件概述 随着现代工业生产技术、工艺过程日趋复杂，生产设备及装置的规模不断扩大，企业生产自动化程度要求也越来越高，出现了各种工业自动控制系统。早期的工控系统多是专用的封闭系统，针对不同的生产工艺过程需要编制不同的控制件，工控软件开发周期长、困难大，工业被控对象稍有变动就必须修改源程序，且很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到限制。新型的工业控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。监控层的硬件以工业级的微型计算机和工作站为主，目前更趋向于工业微机;监控层的软件则是指组态软件。 “组态 (Configuration)”的含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到让计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务、满足使用者要求的目的。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它是在工控系统监控层一级的软件平台和开发环境，是面向监控与数据采集的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。组态软件能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和工/0设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。 组态软件有着工业产品和软件产品的共同特点，其最突出的特点是实时多任务。例如，数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通讯等多个任务要在同一台计算机上同时运行。组态软件的主要目的，是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时，不需要修改软件程序的源代码。下面是组态软件主要解决的问题： (1) 如何与采集、控制设备间进行数据交换; (2) 使来自设备的数据与计算机图形画面的各元素关联起来; (3) 处理数据报警及系统报警; (4) 存储历史数据并支持历史数据的查询; (5) 各类报表的生成和打印输出; (6) 为使用者提供灵活多变的组态工具，可适应不同应用领域要求; (7) 最终生成的应用系统运行稳定可靠; (8) 具有与第三方程序的接口，方便数据共享。 自动化工程设计人员在组态软件中只需填写一些事先设计的表格，再利用图形功能把被控对象(如反应罐、温度计、锅炉、趋势曲线、报表等)形象地画出来，通过内部数据链接把被控对象的属性与I/O设备的实时数据进行逻辑连接。当由组态软件生成的应用系统投入运行后，与被控对象相连的I/O设备数据发生变化后会直接带动被控对象的属性发生变化。若要对应用系统进行修改，也十分方便，这就是组态软件的方便性。从以上可以看出，组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠的特点。 一般来说，工业过程控制系统的组态有如下一些内容： (1)控制组态 控制组态是最重要的。控制组态又分为过程控制组态和顺序控制组态。过程控制组态主要针对连续量。当然，为了构成一个完整的过程控制系统，加入开关量以进行报警等事件处理也是必要的。顺序控制则主要是针对开关量的控制。 在过程控制中，算法库是很重要的一部分，在建立控制算法库时，将控制软件的算法和参数分离，并将各控制算法功能块固化在EPROM中，在进行组态时生成一个文件，该文件与各个算法相对应，并且含有该控制算法执行所必须的参数，这个文件被装到现场控制站的RAM内存中，因此更改容易，这样，我们就可以将控制算法模块编成标准形式，并且可以应用于很多应用系统中。在现场控制站中，诸多控制算法模块通常以一个库文件的形式因化在EPROM中，每个算法的入口和入口参数是己知的，这样，在执行时，CPU只是顺序地根据下装到RAM中的文件而依次调用各个子程序，返回参数。根据文件中的内容写回实时数据库中或输出。可见，过程控制组态是利用某种方法将适当的控制算法模块连接起来完成特定的控制功能。过程控制组态一般在现场站进行。现场站的软件系统是整个组态软件中极其重要的一部分，一般现场站软件采用模块化结构设计，分为执行代码部分和数据部分，执行代码固化在EPROM中，而数据则保留在RAM中，开机时由网络装入。现场控制站的执行代码分为两部分:周期性执行部分和随机执行部分。周期性执行部分有:周期性数据采集、转换处理、越限检查、控制算法的周期性运算、周