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1、基于FF现场总线监控软件改进设计周以琳张文霞袁健青岛科技大学自动化与电子工程学院，青岛，山东，266042摘要：针对原有DCS系统监控软件实现的困难，在中科院NCS系列系统基础上，提出一种改进的基于FF现场总线和OPC技术的动态矩阵控制实现方法。实验表明，该方案控制效果优于提供的内嵌PID算法,达到了预期的控制效果。关键字：FF现场总线，OPC，监控软件，VB,动态矩阵算法OneImprovedMethodforMonitorandControlSoftwarebasedonField-busFounda
2、tionZhouYilinZhangWenxiaYuanJian(Collegeofautomationandelectronicengeering,QingdaoUniversityofScience&Technology,Qingdao,Shandong266042,China)Abstract:OneimprovedmethodbasedonFFfield-busandOPCwasproposedinthispapertocarryoutdynamicmatrixalgorithminorderto
3、overcomethedifficultyofcarryingoutcontrolalgorithmsinthemonitoringandcontrollingsoftwareofFFfieldbus.BasedonNCSsystemofChinaacademyofsciences,whichsupportonlyPIDcontrolalgorithm,themethodismoreeffectivethanthePID.Asaresult,theschemeturnsouttoexcellentmeth
4、od.Keywords:Fieldbusfoundation,OLEforprocesscontrol,Monitorandcontrolsoftware,Visualbasic,Dynamicmatrixalgorithm.中图分类号：TP391文献标志码：A引言当前，工业控制系统正在向着开放化、数字化、智能化、分布化和网络化的方向发展[1]。现场总线控制系统（FCS）顺应这一发展趋势,正取代着传统的DCS和PLC系统而成为主流的控制系统。为此我们采用中科院沈阳自动化研究所开发的基于FF现场总线的过程控
5、制实验系统[2]，包括NCS-IF105现场总线变送器、NCS-FI105现场总线变送器、NCS-LD105现场总线网关等，作为工科自动化类专业学习原有DCS系统JBS2GK03过程控制实验装置的实验平台。本实验测控系统采用的JBS2GK03水箱控制系统[3]，其被控参数变量为液位、流量、温度和压力，被控对象常常有纯滞后的存在，导致利用实际输出作为反馈信息往往不能及时地改变控制作用。而且中科院沈阳自动化研究所设计的这套过程控制实验系统所采用的控制算法主要是常规PID控制，并且控制算法是基于当前时刻的输出偏
6、差，对纯滞后无能为力，导致控制效果较差甚至极差。而DMC作为一种预测控制算法，可以直接用于时滞对象而无需附加其它的控制结构。因此在利用VB6.0设计实际的监控软件系统时,就可以利用OPC技术[4，5]，实现动态矩阵控制算法与FF现场总线控制系统的集成,更大发挥它们各自的优势,可以获取令人满意的结果。1FF现场总线控制系统的过程控制实验系统本实验系统包括两个部分:FF现场总线部分和现场控制模型部分。FF现场总线包括低速现场总线H1和高速现场总线HSE。低速现场总线H1，速率为31.25Kbps，可用于温变、
7、液位及流量等控制场合，信号类型为电压信号；高速现场总线HSE，速率为100Mbp，一般用于高级控制、远程输入/输出和高速工厂自动化等场合，信号类型为电流和电压信号。现场控制模型可以利用实验室的原有设备，节约了投资。原有的模拟仪表可以通过电流信号到现场总线信号变送器NCS-IF105转接到现场总线。图1现场实验装置接线图图中，LT表示液位变送器，Qi，Qo分别表示输入流量和输出流量，在该现场总线控制系统中，液位变送器LT将检测到的液位的高度转化为0-10mA的电流输出，NCS-IF105现场总线变送器再将液
8、位2的模拟量信号（0-10mA）转换为符合FF现场总线协议的数字量信号，然后通过OPC客户程序实时获取OPC服务器中的数据，实现动态矩阵预测控制算法，得到数字控制信号，经NCS-FI105变送器则将现场总线数字量控制信号转换为0-10V的电压信号，送到变频器控制端，使变频器输出相应的电压和频率(0–50Hz)，从而改变水泵转速，达到控制液位的目的。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:G(
