详细内容:基于FF总线实现水箱系统动态矩阵控制

作者:青岛科技大学 自动化与电子工程学院 周以琳 张文霞

摘要：本文针对FF现场总线中监控软件实现DMC算法的困难,提出利用Matlab7.0 OPC工具包实现与OPC服务器间通讯并实现DMC控制的方案,充分发挥了矩阵计算语言简洁、高效的优势。仿真结果表明,该方案能在很大程度上缩短监控程序的开发周期,并达到了预期的控制效果。

引言

FF现场总线系统是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络,与现行控制系统相比,具有如下技术优势:① 现场总线用数字信号代替传统的模拟信号,测量精度高,抗干扰能力强;② 基于总线的现场仪表可以对量程和零点进行远程设定,具有仪表工作状态自诊断功能,能进行多参数测量和对环境影响的自动补偿;③ 现场设备集检测、转换、运算和控制功能于一体,既降低了成本,又增加了安全性和可靠性。④ 所有现场设备直接通过一对传输线即现场总线连接,减少了连线的数量,易于安装和维护,节省费用、调试和维修成本。

本实验测控系统采用JBS2GK03 过程控制实验装置,并采用中科院沈阳自动化研究所开发的FF H1 OPC服务器MicroCyber. FFServer.1作为OPC服务器。该服务器符合OPC组织制订的OPC DA 2.0规范标准。OPC客户端与服务器之间的通讯符合OPC的自动化接口规范要求,利用Matlab 7.0支持OPC规范的新功能,实现了用户端与服务器端的通讯。动态矩阵控制算法在客户端通过Matlab的M语言实现,充分发挥了矩阵计算语言简洁、高效的优势。

图1 r和p选择的不同对预测向量的影响

控制原理

本实验测控系统采用的JBS2GK03 过程控制实验装置,被控参数变量为液位、流量、温度和压力。该过程为自衡非振荡, 具有相互影响的双容过程,其数学模型可用如下传递函数描述: