基于OPC技术的预测控制软件包的研究与实现

论文摘要

计算机网络与软件的快速发展带来了新一轮的技术革命。把先进的软件技术尽快地应用到先进控制软件的设计中是非常迫切和必须的，否则我们将被淘汰。国内在先进控制软件的开发与应用方面落后于国外很多，市场基本上被国外大公司所垄断。现有的先进控制软件产品主要存在如下一些局限：（1）功能单一，集成度低；（2）接口专用，开放性差；（3）结构死板，适应性差；（5）可重用程度低，稳定性差。利用革命性的软件技术设计先进控制软件是唯一的出路，这给我们带来了打破垄断的机会。本文则主要利用OPC技术研究了先进控制软件的设计开发与工程实施问题。论文在总结和研究了主要的分布式组件技术COM／DCOM和OPC规范的基础上，提出了分布式组件化先进控制软件设计模式，设计开发了预测控制软件包。本文的主要研究工作概括如下：1)首先概述了分布式组件技术的发展历史，COM／DCOM组件模型规范、原理及其在工业自动化中的应用。然后论述了COM技术在工业自动化领域的著名应用OPC规范的基本原理、制定的背景、通讯方式、应用场合及OPC服务器与客户端运行环境的设置方法。提出利用OPC技术设计具有分布式、组件化特点的先进控制软件的主要思想。2)结合预测控制技术，设计开发了基于OPC技术的分布式组件化预测控制软包，提出了软件包的总体框架，及各个功能模块的设计思想。该软件包克服了传统软件的弊端，具有很好的开放性、伸缩性、可靠性，产品化程度高。3)对一类系统开环阶跃响应y-u曲线单调递增或递减的非线性情况，提出了模糊逻辑扩展DMC算法。4)以CENTUM CS1000为平台，非线性连续发酵过程为控制对象，进行仿真研究。应用OPC自动化接口规范实现客户端数据采集，并存入数据库中，同时应用模糊逻辑扩展DMC算法求解最佳控制器参数，最后将参数传送回控制系统。该软件包实现了OPC客户端接口软件、实时数据库软件以及预测控制软件的基本功能。最后，在总结全文的基础上，提出了若干有待进一步深入研究和探索的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 先进控制软件发展概况
• 1.1.1 工业自动化软件发展概述
• 1.1.2 先进控制技术
• 1.2 分布式组件技术在工业自动化中的应用
• 1.3 先进控制软件平台
• 1.4 论文主要工作
• 第二章 OPC技术规范及应用
• 2.1 OPC技术基础——COM
• 2.2 OPC规范
• 2.2.1 OPC数据访问规范
• 2.2.2 OPC报警与事件处理规范
• 2.2.3 OPC历史数据访问规范
• 2.3 OPC同步、异步通讯
• 2.4 OPC体系结构及应用场合
• 2.5 运行环境的设置
• 2.5.1 添加OPC专用用户
• 2.5.2 DCOM安全机制的设置
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于OPC的预测控制软件包设计
• 3.1 引言
• 3.2 预测控制软件包设计思路
• 3.2.1 接口软件技术
• 3.2.2 实时数据平台设计框架
• 3.2.3 预测控制软件平台的框架设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于模糊逻辑扩展DMC算法的预测控制器设计
• 4.1 引言
• 4.2 模糊逻辑扩展DMC算法
• 4.2.1 模糊逻辑基本思想
• 4.2.2 扩展DMC算法
• 4.3 预测控制器设计
• 4.3.1 工艺简介
• 4.3.2 建模并获取阶跃响应系数
• 4.3.3 模糊化处理
• 4.3.4 控制器设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 预测控制软件包实现实例
• 5.1 CENTUM CS1000集散控制系统简介
• 5.2 建立控制对象
• 5.3 OPC客户端接口软件实现
• 5.4 基于OPC的实时数据平台（RTDP）实现
• 5.5 预测控制器实现
• 5.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录