基于DCS與MATLAB的車(chē)輛傳動(dòng)系統仿真平臺數據通信的實(shí)現

　　1引言

　　目前，分散控制系統(DCS)已廣泛用于石油、化工、電力、冶金等工業(yè)控制領(lǐng)域。在DCS的實(shí)際工程應用中，通常需要根據不同的控制對象設計出具體的控制方案，然后在DCS上通過(guò)控制組態(tài)的方式進(jìn)行實(shí)現。但是由于實(shí)際工程的限制，新設計出的控制策略與算法很難有機會(huì )在現場(chǎng)進(jìn)行測試。因此，有必要設計出被控對象的仿真模型供DCS測試時(shí)使用。

　　近年來(lái)，出現了MATLAB這種功能強大并在控制領(lǐng)域被廣泛應用的軟件，使用它可以很方便地為各種被控對象建立仿真模型。如能將DCS和MATLAB兩者相連，由DCS完成控制運算功能，MATLAB提供被控對象的仿真模型。將充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，同時(shí)也能為科研人員開(kāi)發(fā)新的控制策略和算法給予極大的幫助。

　　本文以履帶車(chē)輛傳動(dòng)系統為例，基于國電智深的EDPF-NT系統和MATLAB建立車(chē)輛傳動(dòng)系統仿真平臺。在此平臺上，在EDPF-NT系統中開(kāi)發(fā)車(chē)輛傳動(dòng)系統電控模擬器，控制傳動(dòng)系統的運行。使用MATLAB構建傳動(dòng)系統模型，模擬傳動(dòng)系統的運行。該平臺可以方便的模擬傳動(dòng)系統的換檔過(guò)程，為優(yōu)化換擋策略，提高傳動(dòng)系統的整體性能提供較好的仿真環(huán)境。仿真平臺的總體結構如圖1所示。

圖1仿真平臺的總體結構

　　2仿真平臺硬件組成

　　在構建傳動(dòng)系統仿真平臺時(shí)，首先要解決硬件的設計問(wèn)題。它主要由EDPF-NT系統的工程師站、DPU卡、COM卡、I/O卡和上位機組成。工程師站的功能是進(jìn)行組態(tài)及設計控制方案，而上位機主要是運行傳動(dòng)系統MATLAB模型和數據通信程序。

　　3仿真平臺數據通信的實(shí)現

　　在進(jìn)行傳動(dòng)系統仿真平臺構建過(guò)程中，實(shí)現平臺內數據快速準確的通信是重點(diǎn)研究的內容，主要解決EDPF-NT系統與MATLAB的數據通信。出于安全性的考慮，EDPF-NT系統的數據庫只允許讀取而不允許寫(xiě)入，所以EDPF-NT系統與MATLAB模型的數據通信要分三部分實(shí)現，首先是在工程師站讀取EDPF-NT系統實(shí)時(shí)數據并發(fā)送給上位機，其次是MATLAB模型讀取送至上位機的EDPF-NT系統數據，最后是在上位機中將MATLAB模型運行后的數據通過(guò)COM卡送入EDPF-NT系統。

　　3.1EDPF-NT系統數據讀取

　　EDPF-NT系統的數據以特定的格式存儲于數據庫中，不能直接讀寫(xiě)。國電智深為了方便用戶(hù)對于數據的使用，提供了可以被VC、VB等軟件調用的NTClient.dll文件，用戶(hù)可以通過(guò)NTClient.dll提供的函數來(lái)讀取EDPF-NT系統的實(shí)時(shí)數據。本文采用VB開(kāi)發(fā)了讀取EDPF-NT系統數據，同時(shí)利用Winsock控件將讀取的數據發(fā)送到上位機的程序。此程序分為三部分：

　　1）聲明NTClient.dll提供的函數；

　　2）讀取EDPF-NT系統的數據；

　　3）發(fā)送數據到上位機。

　　3.2MATLAB對EDPF-NT數據的調用

　　作為當前最流行的仿真軟件，MATLAB在控制系統分析與設計中起著(zhù)重要作用。但是MATLAB本身不提供底層通信接口，必須使用其它方法實(shí)現網(wǎng)絡(luò )上的數據通信。所以由EDPF-NT系統工程師站送至上位機的數據首先使用VB編寫(xiě)的程序接收，接下來(lái)通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現對這些數據的調用。

　　在不同的程序間傳遞數據時(shí)需要選擇合適的通信接口，為此引入工控行業(yè)的軟件接口標準OPC(OLEforProcessContro1)技術(shù)。OPC技術(shù)試圖按照標準的方法解決不同程序、設備之間的數據交換問(wèn)題，它采用服務(wù)器/客戶(hù)端模式，只要提供了具有統一OPC接口的服務(wù)器，即可按照一致的OPC客戶(hù)端接口訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器，實(shí)現數據交換。

　　MATLAB可以作為ActiveX自動(dòng)化控制器，通過(guò)ActiveX自動(dòng)化控制器技術(shù)，用戶(hù)可以在MATLAB中，通過(guò)編寫(xiě)M文件對ActiveX自動(dòng)化服務(wù)器進(jìn)行各種控制。利用VB開(kāi)發(fā)使用OPC自動(dòng)化接口的OPCAxtiveX控件，在OPCAxtiveX控件中添加通信模塊，接收EDPF-NT系統的數據，并將這些數據賦給OPCAxtiveX控件的屬性值，通過(guò)MATLAB獲取OPCAxtiveX控件中對應的屬性值，就可以實(shí)現在OPC技術(shù)下MATLAB對EDPF-NT系統數據的調用。

　　首先是建立OPCAxtiveX控件，并在內部工作變量的初始化中設置網(wǎng)絡(luò )。其次在OPCAxtiveX程序中添加網(wǎng)絡(luò )通信代碼，完成對EDPF-NT系統工程師站送到上位機的數據進(jìn)行接收。最后將接收到的數據賦給ActiveX控件屬性值，生成OPCAxtiveX控件，并注冊。用于數據接收的OPCAxtiveX控件就可以被MATLAB來(lái)使用了。

　在MATLAB使用一個(gè)ActiveX組件前，必須要找到對象的名字，即ProglD，另外還要了解對象用到的方法、屬性和事件。利用這些信息，通過(guò)ActiveX客戶(hù)支持就可以在MATLAB中應用這個(gè)對象。

　　利用actxcontrol函數來(lái)生成一個(gè)ActiveX組件，實(shí)現MATLAB和OPC之間的通信。

　　在圖形窗口中生成一個(gè)ActiveX組件語(yǔ)法為：

　　h=actxcontro1(progid[,position[,handle···[,callback{event1eventhander1；···event2eventhandler2；}]]]）

　　用get、set、invoke、propedit、release和delete等函數可以操作OPCAxtiveX控件,最終實(shí)現MATLAB對EDPF-NT數據的調用。