OPC技术下MATLAB与PLC的通讯实现.pdf

第 3期 总第 1 8 4 期 2 0 1 4年 0 6月 机 械 工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NG AUTOM ATI ON No． 3 J u n ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 4 0 3 0 1 8 7 0 2 OP C技 术下 MATL AB与 P L C 的通讯 实现 黄双成 ，李志伟 河南化工职业学院 机械 电子 系，河 南 郑州4 5 0 0 0 0 摘 要 P L C具有结构 简单、编程方便 、可靠性高等特 点，在工业及 生产过 程 中得 到 了广 泛应用 ，但 P L C 的 编程语言功 能简 单， 无 法 实 现 复 杂 的控 制 算 法 ；MA TL AB是 一 种 高 级 矩 阵语 言 ，并 且 包 含 工 具 箱 和 S i mu l i n k仿 真环境，可通过对控制 系统进行 可视 化建模 、仿真等工作 ，实现复杂控制算法 ，但不 能直接应用 在实 时控制 中。采 用 OP C通信技术 ，实现 MATL AB与 P L C通讯 ，为 P L C控制下复杂算法 的实现提供 了技 术基础 。 关键词 OP C技术；MA TL A B；P L C；通讯 中图分类号 TN 9 1 9 文献标识码 B 0 引言 如何检验复杂先进的控制算法 ， 并将其有效地应 用在生产现场一直是工业控制领域普遍关注的热点问 题 。P L C 工控机模式 是常见 的分 布式监 控系统结 构， 但是 P L C编程语 言简单 ， 无 法实现复杂 的控制算 法 ， 而传统 的 P I D算 法 已经不能 满足 实际控 制 的需 要 ， 神经网络 、 模糊控 制等复杂算法取代 P I D算法成 为工业控制的发展趋势[ 1 ] 。 MAT L AB工程计 算能力 强大， 程序设 计流程 灵 活 ， 可实现复杂的控制算法L 2 】 。若将 MATL AB应用 到 P L C控制系统 中， 将有利于故障诊断和过程控制复 杂算法的设计与实现。但要实现上述 目的 ， 问题节点 在于 P L C和 MATL AB之 间的数据交换。本文介绍 通过 O P C技术实现 MATL AB与 P L C之间数据交换 的方法 ， 并通过一个实际的例子来说明 P L C与 MAT L AB通 讯 的原理 及 过程 。 1 OP C技术 OP C是 以微 软公 司 C OM 和 D C OM 技 术 为 基 础 而创建的一种应用于 自动化领域 的软件接 口标准 ， 具 有传输可靠 、 速度快的特点 ， 已广泛应用在工控行业的 各个领域r 3 ] 。 OP C 目标是在客户和服务器之 间构 建一种通讯 和数据交换 的工业标准机制 ， 只要遵循 O P C标准 ， 客 户和服务器 间就能形成 一定规 范 的链 接关 系，O P C 服务器就可为客户提供数据服务 。通常情况下 O P C 服务器主要由服务器对象 S e r v e r 、 组对象 Gr o u p 和 数据项对象 I t e m 3类 组成 ， 具体层次关 系如图 1 所示 。 图 1 OP C服 务 器 层 次 关 系 图 2 MA T L A B与 P L C之 间的通 讯 实现 P L C采集现场的数据 ， 通过工业 以太 网传给工控 机， 再通过工控机内部的 OP C协议分别传给组态软件 和 MATL AB的工作空间， 组态软件用来监控 系统 ， 而 MATL AB通过算法取得最优数据， 然后再通过 OP C 协议 和 以太 网将 数 据 返 回 到 P L C 内。数 据 交 换 系 统 结构如图 2所示 。 打开 MATL AB并在指令空间中输入 “ o p c t o o l ” ， 在 OP C工具箱进行 OP C的配置， 将 MATL AB设为 本地 服务 器 ， 然后把 “ C o De S y s ． OP C ． 0 2 ” 添 加 为客 户 ， 点击“ c o n n e c t ” ， 连接之后 ， 在客户端添加一个组， 重命 名为“ I NP UT ” ， 并且在该组 中添加一个对象 ， 画面如 图 3所示 ， 可以看 到， 在 P L C配置 中设 置的两个变量 都显示在添加对象的对话框的左边， 选 中“ I NP UT” 变 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 2 8 }修 回 日期2 0 1 4 0 2 1 9 作者简介 黄双成 1 9 7 7 一 ，男 ，河南南 阳人 ，讲师 ，硕士 ，主要从事检测技术与智能化仪表的教学与研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 9 O 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 4年 第 3期 L A O c o s ； 同理可得 到 B点到镜 头的垂直距离 F ， C 点到 镜头 的垂 直 距 离 F 。则 起 重 机 的 拱 度 可 由下式 计算得到 F l F F 6 l ／ 2 一F ． 参考文献E l i 规定 桥式 包括电动葫芦桥 、 门式 起重机主梁的上拱度应为 o ． 9 ～1 ． 4 S ／ 1 0 0 0 ，载荷 试验后其上拱度应不小于 0 ． 7 S ／ 1 0 0 0 。 2 ． 2 ． 2 静 刚度计 算 设 起 重 机 静 刚度 为 H， 当加 载 到 额 定 载 荷 时 ， 通 过 电子经纬仪可测得 C点的垂直角 由激光测距仪 可测得 C点距镜头 的距离 L ， 由此可计算得此时 c 点到镜头的垂直距离 H 一L c o s , 。同理 ， 可测得卸 载后 c点到镜头的垂直距离为 H 则起重机静刚度 H j H ， 一 H 1． 3 结语 使用电子经纬仪和激光测距仪测量拱度和刚度的 优 点是 1 测量的拱度值误差 比较小 ， 避免 了挂标尺的 危险， 以及由于标尺的高度发生变化而造成的误差 。 2 可以在起重机起 吊大体积物品时， 将其作为 额定 载 荷进行 测 量 。 3 测量设备简单 ， 操作方便安全。 缺点是 采用这种方法测量起重机时不得有挡住 激 光 的物体 ， 架设 仪器 时 必须选 择空 旷 的地 面 。 参 考文献 [ 1 ] 中国特种 设备 检测 研究 院． T S G Q7 0 1 5 2 0 0 8起重 机械 定期检验规则E s ] ． 北京 新华出版社 ， 2 0 0 8 1 4 4 ． E 2 ] 中国特种设 备 检测 研究 院． T S G Q7 0 1 6 2 0 0 8起重 机械 安装改造重大维修监督检验规则[ S ] ． 北京 新华 出版社 ， 2 00 8 1 - 3 3． [ 3 ] 陈黎峰． 桥 门 式起 重机 主梁上 拱度 和挠度 的测量 [ J ] ． 装备制造技术 ， 2 0 1 0 5 1 2 4 1 2 5 ． App l y i n g El e c t r o ni c Th e o d o l i t e a n d La s e r Ra ng e Fi n d e r t o M e a s u r i ng Cr a n e Ca m b e r W ANG Le i Sh a n x i De s i g n a n d Re s e a r c h I ns t i t u t e o f M e c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，Ta i y u a n 0 3 0 0 0 9，Ch i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f e l e c t r o n i c t h e o d o l i t e a n d h a n d - h dd l a s e r r a n g e f i n d e r i n t h e d e t e c t i o n o f t h e d e f or ma t i o n o f t he c r a ne b e a m． Ke y wo r d sc r a ne；e l e c t r o ni c t he o do l i t e；l a s e r r a n ge f i nd e r；c a mbe r me a s u r e me n t 上 接 第 1 8 8页 参考 文献 [ 1 ] 王树东 ， 毕作文 ， 王 红波． OP C技 术下 P I c与 MA TI AB 相结合的 实 时模 糊控 制 系 统 口] ． 电气 自动 化 ， 2 0 1 1 ， 3 3 5 1 1 - 1 4 ． [ 2 ] 林 宝 全， 陈 冲． 基 于 MAT L AB与 P L C的 实时 控制 系统 [ J ] ． 南 昌大学学报 工科版 ， 2 0 1 1 ， 3 3 3 2 9 8 3 0 2 ． [ 3 ] 柴兆森． 基于工业以太网和 O P C技术 的异 构系统集成 研 [ 4 ] [ 5 ] 究E D ] ． 兰州 兰州理工大学 ， 2 0 0 9 1 2 1 5 ． 唐立学 ， 梁伟平 ， 杨维 波． 基 于 0P c的 MAT L AB与 i F I X 数据通信实现 的过程控制 [ 3 3 ． 电力科学 与工程 ， 2 0 0 8 ， 2 4 2 2 6 - 2 8 ． 徐联 贵 ， 梁岚 珍 ， 史颖． 基于 OP C技 术 的 MA TL A B与组 态王通信模块设计E J ] ． 工业控制计算机 ， 2 0 0 7 ， 2 0 3 2 6 2 7． Co mm u n i c a t i o n b e t we e n M ATLAB a nd PLC b y OPC Te c hn o l o g y HUANG S hu a ng - c h e n g，LI Zhi - we i De p a r t me n t o f M a c h i n e r y a n d El e c t r o ni c s ，He n a n Voc a t i o n a l Co l l e ge o f Ch e mi c a l Te c h n o l o gy，Zh e n g z h o u 4 5 0 0 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t P LC，wi t h s i mp l e s t r u c t u r e ，c o n v e n i e n t p r o g r a mmi n g a n d g o o d r e l i a b i l i t y ，i s wi d e l y u s e d i n i n d u s t r i a l c o n t r o l a r e a ，b u t i t i s u n a b l e t O a c h i e v e c o mp l e x c o n t r o l a l g o r i t h m ； M ATLAB i s a k i n d o f h i g h l e v e l ma t r i x l a n g u a g e ， wi t h t o o l b o x a n d S i m u l i n k s i mu l a t i o n e n v i r o n me n t ，c a n a c h i e v e c o mp l e x c o n t r o l a l g o r i t h m，b u t i t c a n n o t b e u s e d i n r e a l t i me c o n t r o 1 ．I n t h i s p a p e r ，u s i n g OP C t e c h n o l o g y a c h i e v e s c o mmu n i c a t i o n b e t we e n M ATI AB a n d PL C， t O p r o v i d e a t e c h n i c a l f o u n d a t i o n f o r t h e r e a l i z a t i o n o f c o mp l e x a l g o r i t h m k i n d e r PI C c o n t r o 1 ． Ke y wo r d sOPC t e c h no l o gy；M ATI AB；PI C；c o mmun i c a t i o n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m