MATLAB在线单容水箱液位控制设计--毕业设计Word文档下载推荐.doc
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南阳理工学院本科生毕业设计（论文）
基于SIEMENSS7-300PLC和OPCserver技术的MATLAB在线单容水箱液位控制设计--PLC监控程序设计
MATLABOnlineTankLevelControlSystemDesignBasedonSIEMENSS7-300PLCandOPCServerTechnology--PLCProgramDesign
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基于SIEMENSS7-300PLC和OPCsever技术的MATLAB在线单容水箱液位控制系统设计—PLC监控程序设计
南阳理工学院本科毕业设计（论文）
学院（系）：
电子与电气工程系
专业：
自动化
学生姓名：
学号：
指导教师（职称）：
评阅教师：
完成日期：
南阳理工学院
NanyangInstituteofTechnology
26
基于SIEMENSS7-300PLC和OPC技术的MATLAB在线单容水箱液位控制设计--PLC监控程序设计
自动化专业刘朋防
[摘要]MATLAB具有强大的数值分析和计算处理功能，是控制算法设计的有力工具，但是通常局限于离线仿真控制研究，难以和实时对象结合起来。
WinCC+PLC控制系统是典型的实时控制系统。
把MATLAB用于实时控制具有控制算法研究的直接现实意义，但其关键技术就是实现WinCC和MATLAB的实时通讯。
本文阐述了开放式标准接口OPC技术，以WinCC+PLC控制系统的监控程序设计为基础，详细介绍了基于OPC技术实现WinCC与MATLAB之间的实时通讯的实现方案，实现了MATLAB和WinCC+PLC控制系统的无缝链接。
[关键词]OPC技术；
MATLAB；
WinCC；
无缝链接
MATLABOnlineTankLevelControlDesignBasedonSIEMENSS7-300PLCandOPCServerTechnology—PLCProgramDesign
AutomationSpecialtyLIUPeng-fang
Abstract:
TheMATLABhaspowerfulnumencalanalyisandcalculatiofunction,whichisapowerfultoolforthecontrolalgorithmdesign,butitisusuallyconfinedtooff-linesimulationcontrolstudy,soitishardtocombinewithreal-timeobject.WinCC+PLCControlsystemisatypicalreal-timecontrolsystem.TheMATLABforreal-timecontrolhasdirectpracticalsignificanceforresearchthecontrolalgorithm,andthekeyistorealizthereal-timecommunicationbetweenWinCCandMATLAB.TheopentypestandardinterfaceOPCtechnologyissetforthintheissue,basedonthedesignofthemonitoringprogramofWinCC+PLCControlsystem,introducestheimplementationschemeofrealizingreal-timecommunicationbetweenWinCCandMATLABbasedontheOPCtechnologyindetail,realizedtheseamlesslylinksbetweenMATLABandWinCC+PLCcontrolsystem.
Keywords:
OPCtechnology;
Mtalab;
WinCC;
seamlesslylinks
目录
1引言 1
1.1课题研究背景、意义和目的 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2研究意义和目的 1
1.2课题主要研究的问题 1
2必备基础知识 2
2.1OPC体系结构 2
2.2系统的数学模型 3
2.3DCOM配置 3
2.6本地安全策略设置 8
3控制系统结构、原理及配置 8
3.1系统结构及原理 8
3.1.1系统结构 8
3.1.2系统原理 8
3.2硬件配置 9
3.2.1智能仪表 9
3.2.2变频器 9
3.2.3S7-300PLC 9
3.2.4检测装置 10
3.2.5执行机构 10
3.2.6水泵 10
3.3软件配置 10
4控制系统PLC程序设计及WinCC实时监控 10
4.1PLC程序设计 10
4.1.1控制流程 10
4.1.2软件设计 10
4.2WinCC简介 11
4.2.1WinCC组态软件的概况 11
4.2.2WinCC组态软件的主要功能和组件 12
4.3WinCC监控画面的组建 12
4.3.1建立WinCC变量 12
4.3.2建立WinCC组态监控画面 13
5MATLAB在线控制 13
5.1MATLAB基础 13
5.1.1MATLAB简介 13
5.1.2MATLAB安装 14
5.1.3OPC工具的安装 14
5.2MATLAB与WinCC通讯的建立 14
5.2.1通讯流程 14
5.2.2建立通讯 15
5.3建立Simlink实时控制工作空间 18
5.4实时控制效果 19
5.4.1阶跃响应控制效果 19
5.4.2加入扰动时的响应曲线 20
结束语 21
参考文献 21
附录 22
附录A 22
附录B 23
致谢 26
1引言
1.1课题研究背景、意义和目的
1.1.1研究背景
在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。
在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体液位高度进行监测和控制，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，他对控制调节器要求极高[1]。
随着现代工业自动化技术的发展和工业复杂程度的不断增加，工业自动化集成程度逐渐提高。
在一个工厂解决方案中，往往包含了很多对不同制造厂商的仪器设备的数据采集和监控，以及不同应用设备之间的数据交换。
传统意义上的通过设备驱动和现场设备通讯的方式，出现了很多局限性。
OPC技术的出现很好的解决了多种设备和应用程序之间的灵活通讯[2]。
OPC（OLEforProcessControl）是用于工业控制领域的一个技术规范和工业标准，它是由一些世界上著名的自动化系统和硬件、软件公司和Microsoft（微软）紧密合作而建立的。
O代表OLE（ObjectLinkingandEmbedding,对象链接和嵌入），P（Process过程），C（Control控制）。
OPC是专为在现场设备、自控应用、企业管理应用软件之间实现系统无缝集成而设计的接口规范[3]。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，PID控制器问世至今已有70多年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为液位控制的主要技术之一。
1.1.2研究意义和目的
MATLAB和Simulink在控制系统领域的应用已经非常广泛，MATLAB拥有强大的工程计算能力，易于实现复杂的控制算法，而Simulink拥有极强的仿真能力和数据显示能力．但因为MATLAB只停留在纯数字仿真上，无法验证算法的有效性，大量的先进算法都只在理论和纯数字仿真的基础上实现．如果能通过MATLAB的Simulink直接实时控制现场设备，则可以使研究人员直观观测控制效果，易于进行控制算法的设计和控制效果的分析，提高研控工作效率．本研究结合南阳理工学院工业过程控制实验室的建设进行，提出了以OPC技术为平台，建立MATLAB与PLC的实时过程控制系统．
1.2课题主要研究的问题
WinCC是在生产过程和过程自动化解决可视化和控制任务的人机接口（HMI）软件，可以开发在管理级别上的监控和数据采集系统。
它具有高度的实用性，组态灵活，可生成复杂友好的交互式图形界面。
但是它的数据处理能力较弱，不易实现复杂控制算法。
而MATLAB作为著名的科学工程计算软件包，进行复杂运算的效率很高，可以很容易实现复杂控制算法，并且能够方便地构造复杂控制系统的模型对系统进行仿真。
如果将它的数学建模与仿真功能和组态软件WinCC的人机交互以及控制功能相结合，发挥各自优势，则可以在实验室构造一种方便、实用的控制平台。
该平台能够在验证算法准确性及控制系统有效性的测试阶段，取代实际系统的控制对象进行仿真测试，不仅减少测试费用，降低了直接作用于真实环境的风险，而且可以建立多种有指导意义的对象模型，模拟更多的运行环境，能安全、方便、快速地验证控制算法和系统的可行性，更全面真实地反映算法在实际生产过程中的运行效果，从而得到有指导意义的算法改进策略和在线参数调整方法。
而且，在控制算法和控制系统真正投入实际工业过程之前，在虚拟的环境中进行测试和考核，可以避免实际工业过程的大量保障工作，在控制平台的建立过程中，MATLAB与WinCC的通信是首要解决的问题。
OPC技术是Windows应用程序问数据交换的主流技术，通过OPC技术可以将MATL
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