基于OPC的MATLAB和西門子1215c PLC 的控制系統(tǒng)設(shè)計

傅鵬

摘 要：本文以MATLAB為計算平臺，通過OPC通信協(xié)議，進行與西門子PLC 1215C寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)和MATLAB數(shù)據(jù)之間的交換，并利用易控組態(tài)軟件進行上位機顯示，為解決現(xiàn)階段PLC較難以實現(xiàn)復(fù)雜、智能控制算法找到一個切實可行方法。

關(guān)鍵詞：OPC；MATLAB；組態(tài)軟件；PLC 1215C

MATLAB和Simulink在控制系統(tǒng)領(lǐng)域的模擬和應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，不僅由于MATLAB具有強大的工程計算能力，還由于其易于實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。隨著現(xiàn)代控制理論的進一步完善和控制算法的不斷提出，工業(yè)控制領(lǐng)域也逐漸把先進的控制算法應(yīng)用于工程實踐。但是在應(yīng)用實踐中也遇到了一些問題。最主要的原因為較復(fù)雜智能控制算法處理模塊有時需要單獨進行購買，其價格昂貴。同時作為PLC，PLC只為邏輯處理設(shè)備，其處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的能力有限，在PLC中進行智能控制算法編程并進行較復(fù)雜運算是比較困難的。針對此問題本文提出的方法是：通過PLC采集數(shù)據(jù)，通過OPC協(xié)議，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，進行計算，再把計算結(jié)果反饋到PLC，進行相應(yīng)的控制。

1 系統(tǒng)內(nèi)容介紹

本文思路如圖1系統(tǒng)框圖所示，通過OPC協(xié)議實現(xiàn)PLC 1215C中的數(shù)據(jù)與MATLAB進行實時數(shù)據(jù)交換。

2 實現(xiàn)步驟

本文使用的是PLC 1215C 作為控制器，在與上位機軟件MATLAB通訊時，由于MATLAB并不支持西門子的通信協(xié)議，所以在上位機中要安裝SIMATIC NET軟件，對上位機和PLC進行設(shè)置。以1215C PLC作為服務(wù)器，以MATLAB為客戶端。Simulink搭建被控對象，通過OPC通訊協(xié)議完成PLC 1215C和MATLAB之間的簡單的PID控制算法，上位機易控組態(tài)軟件有對PLC 1215C的驅(qū)動支持，可以讀取PLC寄存器中的數(shù)據(jù)，在上位機組態(tài)中顯示控制過程。

2.1 PLC 1215C的設(shè)置

（1）在西門子編程軟件TIA PORTAL V13版本中，進行PLC 1215C組態(tài)，添加PLC 1215C和PC STATION在組態(tài)中完成PC STATION的配置，添加OPC SERVER和IE GENERAL。并生成對應(yīng)的XBL文件。

（2）在Station Configurator中添加剛才設(shè)置好的PC station，如圖所示，Status中表示設(shè)置正確。

2.2 MATLAB的設(shè)置

在MATLAB中既可以通過M語言來編寫代碼完成OPC客戶端的設(shè)置，也可以通過OPC TOOL工具來進行界面設(shè)置，還可以在Simulink中搭建OPC功能模塊來實現(xiàn)功能。本文通過在MATLAB中使用Simulink搭建OPC功能模塊來完成控制。如圖3所示。

OPC配置中，點擊Configure OPC clients，添localhost/OPC.SimaticNET.1再點擊connect即可完成OPC客戶端和服務(wù)器連接，配置OPC READ和OPC WRITE，在進行MATLAB中，設(shè)置如此所示。在西門子PLC 1215C中設(shè)置PID三個參數(shù)直到滿足要求。在設(shè)置PID參數(shù)為：Kp=2，Ki=1，Kd=1。

2.3 易控組態(tài)軟件的設(shè)置

在易控組態(tài)軟件中使用端口設(shè)置為102，1215C PLC設(shè)置IP地址為192.168.0.66，如圖4所示。

3 運行結(jié)果

將Simulink中仿真時間設(shè)置為inf無窮，運行可以同時在MATLAB和易控組態(tài)軟件中都觀察到波形，并在窗口中對PID參數(shù)進行修改，直到滿足控制要求為止。運行結(jié)果如圖所示： （下轉(zhuǎn)第120頁）

（上接第147頁）

4 結(jié)束語

本文中使用的是簡單PID調(diào)節(jié)，不可能對每種被控對象都適用。各類型的被控對象都有與其相適應(yīng)的控制算法，不過本文提出一種適于對復(fù)雜控制算法驗證和使用的應(yīng)用于工業(yè)控制方面的思路。使用這種思路并結(jié)合MATLAB軟件中大量的先進控制算法函數(shù)和Simulink將在工業(yè)控制算法的開發(fā)和應(yīng)用中大大縮減開發(fā)周期和成本。同時組態(tài)軟件也不局限于易控組態(tài)軟件一種。

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