现场总线FF的PID控制算法应用研究

自动化接口则有以下优点：客户程序可以很容易地应用接口，而无需了解接口的详细内部机理;可以运用事件触发机制;可以生成一个通用的动态链接库(DLL)或控件供所有客户端应用程序使用。

(2)自动化接口的通信机制

OPC客户程序通过封装的OPC自动化接口动态链接库访问OPC服务器，如图5所示。该动态连接库将OPC服务器的定制接口翻译成OPC客户程序希望的自动化接口，以供客户程序调用。OPC客户程序和动态链接库是进程内的通信，而动态链接库和OPC服务器的通信则基于COM/DCOM，既可以是进程内或本地的连接，又可以是远程连接。封装的动态链接库解决了定制接口的解释和二者的通信，从而大大简化了OPC客户程序的开发。　　

图5 OPC客户程序与服务器的通迅

　　(3)自动化对象模型

OPC客户程序的开发关键在于搞清该动态链接库的封装结构，也即自动化接口标准。该标准可以用图6所示的自动化对象模型表示。它主要由六类对象组成：

OPCServer：OPC服务器的一个实例。只有创建了OPCServer对象以后才能获得OPC服务器的信息，它包括OPCGroups的搜索以及OPCBrowser对象的创建;

OPCGroups：能够自动搜集到OPCServer范围内客户端创建的所有的OPCGroup对象;

OPCGroup：OPCGroup对象的一个实例。它包含所有的状态信息，并且为OPCGroup中所涉及的OPC- Items提供必要的服务;

OPCItems：能够自动搜集到OPCServer范围内客户端创建的对应相应的OPCGroup中的所有的OPCItem对象;　　

　　

图7 实现PID控制的OPC客户程序

该单回路控制过程为自衡非振荡，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：

G( s) =

式中, Kp, Tp，τ为过程的增益、时间常数和时滞。式中的各参数可根据阶跃响应曲线用图解法求得。下面给出确定传递函数的参数的方法：设图7中的控制量为q，测量值为y(∞),新的稳态值为设定值,增益K可由输入输出的稳态值直接算出，而Tp，τ则可以用作图法确定。为了能够随时调用在OPC服务器上采集的测量值y并绘制出相应的阶跃响应曲线，这里把选择的数据存放在指定的数据库中(采用SQL2000数据库)。同时也是为了在进行算法的仿真的时候，既可以从历史数据库中取数据，也可随着数据的采集，可以不断刷新数据，进行算法的优化，如图8所示。　　

图8 SQL server 数据库中存取OPC服务器数据

　　通过FF现场总线的过程控制实验系统的设计过程，论述OPC技术，目的是希望通过VB去开发OPC自动化接口的客户应用程序，实现PID控制算法到OPC 客户应用程序的应用编程，方便用户的使用和系统的维护和升级，同时研究SQL Server 2000的数据库系统，用于历史数据的存取以及算法的仿真。如何实现更加复杂的先进控制算法，可以使用OLE自动化技术来实现VB与Matlab混合编程，即用VB编写OPC客户端程序来实现数据通信，而利用Matlab进行先进控制算法的编写，从而对现场数据进行分析，是下一步研究的重点。