بخشی از مقاله
چکیده - این مقاله پیادهسازی الگوریتمهای کنترل، از محیط شبیهسازی به PLC را بحث میکند. توسعه الگوریتمهای کنترل برای استفاده آنها در محیط شبیهسازی و تصدیق آنها روی مدلهای شبیهسازی، امری ضروری است. سیستم کنترل واقعی برای تست الگوریتم کنترلی روی مدل واقعی باید از طریق PLC به محیط شبیه سازی متصل شود.
در این حالت PLC فقط بعنوان یک وسیله ورودی خروجی استفاده شده و تمامی پردازش ها در محیط شبیه سازی - MATLAB/Simulink - انجام میشوند. این ارتباط از طریق یک رابط تجسم فرآیند میسر میشود، که میتواند داده ها را با پروتکل های ارتباطی مختلف انتقال دهد: Ethernet، RS 232، CAN یا .ProfiBus نهایتا، الگوریتم کنترلی باید روی PLC پیاده سازی شده و متلب میتواند برای نمایش ورودی، خروجی یا سایر پارامترها استفاده شود. همه مراحل پیاده سازی روی یکی از الگوریتم های پیشرفتهی کنترلی به نام کنترل پیش بین تعمیم یافته نشان داده شده اند.
-1 مقدمه
در ابتدا، الگوریتم کنترل در محیط شبیه سازی پیاده سازی و روی مدل های مختلف تست شده است. بعد از اتصال متلب با PLC، الگوریتم روی مدل فیزیکی واقعی تست شده است. این اتصال، ارتباط بلادرنگ بین متلب و PLC را فراهم میسازد، که یک مزیت برای بهبود الگوریتم های کنترلی علی الخصوص الگوریتم های پیشرفته است. الگوریتم کنترل با یک زبان جامع برنامه نویسی که هم توسط متلب و هم PLC پشتیبانی میشود، نوشته شده است چرا که این الگوریتم به PLC انتقال می یابد.[1]
-2 سیستم PLC B&R 2005
برنامه نویسی PLC توسط B&R Automation Studio و چندین زبان برنامه نویسی انجام میشود: Automation Basic، ANSI C، و زبان های استاندارد Ladder - IEC 1131-3 Diagram، Sequential Function Chart، Structured Text و - Instruction List
-1-2 رابط تجسم فرآیند
PVI یک محیط ماجولار - دارای قسمت های کوچک - برای سیستم های عامل - برای مثال - Windows است. این محیط ارتباط بین PLC B&R و برنامه های کاربردی مختلف شامل B&R Automation Studio را فراهم میسازد. PVI میتواند داده ها را با پروتوکل های ارتباطی مختلف انتقال دهد [2]. متلب با استفاده از PVI میتواند به مولفه های اتوماسیون دسترسی داشته باشد.
Client mk_pvi -2-2
ابزار استاندارد برنامه نویسی - برای مثال - MS Visual C++ و کتابخانه های PVI ما را قادر به ارتباط با PLC میکند . - Clients - برای ارتباط بلادرنگ استفاده می شود.
MATLAB/Simulink -3
متلب یک زبان سطح بالا و یک محیط شبیه سازی برای محاسبات تکنیکی است. متلب مبنای سیمولینک است. سیمولینک محیطی گرافیکی برای شبیه سازی و تحلیل سیستم های دینامیکی است. علاوه بر بلوک های اماده در Toolbox های مختلف، کاربر میتواند بلوک های شخصی خود را نیز به آن اضافه کند. این بلوک ها S-function نامیده شده و میتوان آنها را در متلب یا در - C MEX S-function - ANSI C نوشت. C MEX S-function در - DLL - Microsoft Windows 32-bit Linked کامپایل می شود. علاوه بر این، الگوریتم کنترل را میتوان بطور مستقیم از C MEX S-function به داخل PLC انتقال داد. [3]
-1-3 بخش اول
بهبود الگوریتم های کنترلی را میتوان به سه بخش جدا کرد. در بخش اول الگوریتم کنترل در محیط شبیه سازی و در بلوک های S-function کاربر بهبود می یابد. S-function ها را می توان در M-file یا ANSI C نوشت. مزیت عمدهی M-file S-function سادگی آن برای پیاده سازی جبر ماتریسی است اگر چه نوشتن قانون کنترلی در C بخاطر انتقال آن به PLC، ضروری است. در این مرحله، الگوریتم کنترلی روی مدل های محیط سیمولینک تست می شود. بلوک دیاگرام بخش اول در شکل 1 نشان داده شده است.
-3-3 بخش سوم
در مرحله آخر، الگوریتم کنترل انتقال داده می شود و مدل واقعی توسط PLC کنترل می شود. ارتباط بین PLC و متلب را در این مرحله می توان برای نمایش لحظهای ورودیها، خروجی-ها و سایر پارامترها بکار برد. این مساله در شکل 3 نشان داده شده است.
-2-3 بخش دوم
بعد از تست الگوریتم کنترلی روی مدل شبیه سازی باید آن را روی مدل واقعی تست کرد. برای ارتباط بلادرنگ بین متلب و مدل فیزیکی کنترل شده با PLC، از PVI client mk_pvi بهبود یافته [3] استفاده شده است. در این بخش PLC B&R 2005 فقط بعنوان ورودی خروجی استفاده شده و متلب داده ها را از خروجی مدل فیزیکی دریافت کرده و نتیجه فرایند را به روی مدل فیزیکی می فرستد. متلب و PLC از طریق Ethernet به هم وصل شدهاند. در این بخش S-function باید در C نوشته شود.
