基于FF现场总线实现双容液位对象的动态矩阵控制研究.doc

基于 FF现场总线实现双容液位 象的动态矩阵控制。 ～10 mA )转换为符合 FF现场总线协议的数字量信 号 ,然后通过 OPC客户程序实时获取 OPC服务器中的数据 ,实现动态矩阵预测控制算法 ,得到数字控制 信号 ,经 NCS2F I105 变送器则将现场总线数字量控制信号转换为 0 ～10 V 的电压信号 , 送到变频器控 制端 ,使变频器输出相应的电压和频率 ( 0 ～50 Hz) ,从而改变水泵转速 ,达到控制液位的目的。 图 1 　控制系统结构 3 O PC 客户程序的开发 3. 1　客户端与 O PC 服务器通讯 首先 ,Matlab客户端应先生成 OPC 服务器支持的 OPC对象 , OPC 数据访问对象由分层结构构成。 即一个 OPC 服务器对象具有一个作为子对象的OPC组集合对象。在这个 OPC 组集合对象里可以 添加多个 OPC 组对象。各个 OPC 组对象都具有一个作为子对象的 OPC 标签集合对象。在这个标签集合对象里可以添加多个 OPC标签对象。 用 Matlab M 文件编写 OPC 客户端程序包含以 下步骤: ( 1)添加服务器的引用 ,创建 OPC 服务器对象 ,并将客户程序与服务器相连。 ( 2)连接创建的 OPC服务器对象。 ( 3)可以浏览整个服务器中所有的项 , 添加组对象。 ( 4)添加 OPC项 ,选择需要的项 ,将其添加到规定的组中 ,并显示其值和状态。 ( 5)启动 OPC服务器。 具体程序和解释如下: hostInfo = opcserverinfo ( ′远 程 /本地服务器名 ′); %连接远程 /本地服务器 allServers = hostInfo. ServerID; da = opcda ( ′服务器名 ′,′OPC服务器名 ′);  connect ( da) ; sawtooth Item s = serveritem s ( da, ′3 受控设备名 3 ′); itm ID s = { ′控设备名 ′}; grp = addgroup ( da, ′DemGroup ′); %增加组 itm = additem ( grp , itm ID s) ; %增加项目 start ( grp ) ; %启动 OPC服务器 3. 2　客户端与 SQL 数据库服务器通讯 首先 , 在 SQL 数据库中建立名为 yuan 的数据库 ,并建立一个名为 history的表。表中的字段包括 选项的值、品质、时间戳、服务器名、设备名。设置ODBC数据源 ,建立一个名为 yuan的数据源 ,该数据源指向 SQL 数据库中的 yuan 数据库。测试连接成功后 ,即可在 Matlab中通过编写 M 文件实现与数据 库的连接 ,并建立一个工作空间数组 ,用于存储来自 数据库的数据 ,通过执行命令的方式实现 select, in2sert数据等操作。 关键程序及解释如下: 首先 ,实现建立连接对象 ,实现与数据库服务器 的连接。 conn = database ( ′数据源名 ′,′用户名 ′,′用户密 码 ′); %连接数据库 p ing ( conn) ; %检查连接状态 curs = exec ( conn, ′select country from 表名 ′); % 打开游标执行 SQL 语句 setdbp refs ( ′DataReturnFormat′,′cellarray′); %说 明检索数据的格式 curs = fetch ( curs, 10 ) ; %将数据导入到 Matlab columnnames ( curs) ; %获取列名 = curs. Data; %显示游标对象里的所有数据元 , data ( ∶,3)为获取某一字段的元素值 insert ( conn, ′表名 ′,字段名 ,数组名 ) ; %将数组 的值插入到表的某一字段中 close ( curs) ; %关闭游标 close ( conn) ; %关闭连接对象 通过以上步骤 , 实现了 Matlab 客户端程序与OPC 服务器以及与 SQLServer 2000 数据库的连接 , 从而可以实现数据的实时通讯和存储 ,并为动态矩阵控制算法提供了必要的历史数据和实时数据。 4　动态矩阵控制原理 4. 1　动态矩阵控制 ( DM C)算法 [ 4 ] 动态矩阵控制是一种利用被控对象的单位阶跃响应采样数据作为预测模型的预测控制算法。设被 控对象的