动态链接库在先进控制软件包中的设计与应用.pdf

第8期
丽丽等.动态链接库在先进控制软件包中的设计与应用
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动态链接库在先进控制软件包中的设计与应用
任丽丽唐娟夏伯鍇
(1.中石油兰州石化公司自动化研究院,州730060:2.中国石油人学(华东),山东青品266580)
摘要采用VC++和VB平台开发先进控制系統软件包。首先介紹了软件包的体系结构,并对状态
反馈预測控制算法遄行筒要推导,着重探讨了基于VC++的动态链接库技术在先进控制系统软件包中
的设计与应用。软件包采用組态王模拟下位机的DCS,对热水键的液位和温度二入二出耦合模型进行
伤真,結果表明:送行平台、预测控制算法、TCP/IP及OPC等各模块协调运行正常,且位于上位机的预测
控制算法对下位机的模型实现了完美控制,验证了软件包功能设计的正确性
关键词先进控制较件包VC++VB3反馈预測控制算法动态链接库仿真
中图分类号TH862.6
文献标识码
文章编号1000-3932(2014)08-095904
对于石油化工行业,“安稳长满优”是生产装
远程监控「仁级管理计划工程咖
优化控制系统
监控管理系统设计与组
置运行的日标12。采用先进控制与优化技术提
客川端
高装置的自控水平,对于充分发挥生产装置的运
TCP/ID
行澘力,有效实塊平稳运行、増产与降耗其有十分
API
模型仿真
实时优化
重要的意义。目前国内装置较多引进国外的
に艺模拟
让控制
QCSSBIIS
OCS
先进控制与优化软件,由于这类软件开发成本高
O(SSBUS
运行平
应用时述需专家现场测试数据,并对软件进行
产品质量
RDIIOPC」性能监控
计算与校
瓶颈分析
安装、调试与培训,费用晶貴,同时由于知识产权
RDI(OP
?题,重复购买时价格基不相同。所以,开发只イ
数据源
DCS PLC/IPC or RTDBS
自主版权的先进控制与优化软件势在必行。
服务器端
笔者采用VC++和 Visual Basic平台开发
客户端
O)CSL艺操作与監空
进控制系统软件包,设计了软件包的体系结构,并
时状态反馈测控制算法进行简要推导,着重探
图1软件包体系结构
讨基于VC++的动态饪接库技术在先进控制系
客户端(下位机)常采用DCS、控机、组
统软件包中的设计与应用
王.及PT.C等。在设计中,下位机的控制对象采用
1软件包体系结构
组态主应用软件。服务器端(上.位机)包含有运
按照需求分析、功能要求和设计原则,优化抡。行平台、先进控制算法模块和模拟仿真模块
制软件包体系(OCS)设计为C/S(客户/服务器)
采用组态王模拟下位机DCS,通过上.-下位
结构,如图1所示,服务器端(上.机)响应并提机联调对热水的液位、溫度的二人二出耦合模
供固定的服务,客户端(下位机)向服务器端请求型进行仿真?。先进控制算法模块从运行平合得
某种服务
到过程对象模型的状态变量和输出变量,输入、输
本设计采用基于VB中应用程序间数据传送出和状态个数,以及控制的预测步数。调用动态
的动态数据交换(DE)技术实现数据共享。链接库函数计算出制量,通过DE技术写入运
所石共享变量均置于运行平台处,各模块所需的行平台。采用C语言基于VC++6.0(VC)环境
变量可从运行平台中得到。通过DE技术,应用编写先进制算法,通过编译生成动态链接库
程序之间相互.传送数据。上:位机和下位机的
ICP/IP通信采用 Winsock控件
收稿日期:2013-11-25(修改稿)
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化工白动化及仪表
(DI.)。在VB中通过卢明调用.d中的导出网定值,得到最优控制律。
数,即可计算出控制量。
联立式(4)、(5)、(7)可得:
运行半台通过TCP/IP协议再把控制量发送
y(k+P)=94x(ん)-c4x(hーP)+
至下位机的组态王,通过过程对象模型的仿真计
s(P1)()ーど?4"6(とー2)+y(6)
算模块,计算出状变量和输出变量,再通过
TCP/IP协议将其送入运行平台。反复进行以上
樫理式(9)可得増量形式的最优控制律为
步,通过上下位机的联调即可实现过程对象的
ムu(ん)=S(P)「Y(と)-y(ん)-△。-A
先进控制。
2多变量状态反馈预測控制算法
y(k)=「y(k),2(ん)、…,y;(k)1
研究中采用多变量状态反馈預测控制策略,
S(P)=∑C4B=「s1(p1),s2(P2),…,(p.)
以使系究突破内模控制(IMC)的框架,可用」不
ム、=C4"Lx(る)-x(k-P)
稳定的被控对象。具有较强的抗干扰能力,鲁棒
性好,稳态尢偏差且在线计算量小。多变量状态
。=∑LS(P)-S(i)』4n(k-i)
反馈顶测控制数学模型基丁状态空间,过程对象3动态鏠接库技术的应用开发
数学模型可描述为
软件丌发过程中,VB」VC的链接采用的是
x(ん+1)=A:x(k)+Ba(k)
动链接库DLL技术。动态链接库是二.进制文
r(*)=Cx(k)
件0-2。在软件包开发应用中调用.d时,将所
由式(1)可得状态变量x和输出y在未来p需的.d文件置于 Windows的系统目录\ windows
吋刻的预测值,即:
Systen之下
x(k+P)=A°x(k)+∑A"'Bn(k+p-i)
在VC++中创建apc.dl的步骤如下:
a.创建ape.dl工程。在VC++菜単中选择
(k+p)=C4°x(k)+∑C4"-Bn(k+p-1)(3)
ile\New Project,再选择Win32 Dynamic- Link Li
木来p时刻的输出预测修正值和当前输出 brary,在 Project Name中输入工程名ape,)保存
沏值分别为
,(k+P)=(ん+P)+y()ー(ん)(4)apc.ll王程文件
b.创建ape.decf文件。 LIBRARY ape,定义
y(A)=CM"x(kーP)+さCA(なー)(5)导出函数 algorithm()为例, EXPORTS: algorithm
多变量测控制系统与单受量(SISO)测@1。
控制系统”的不同之处在丁,多变量测控制系
c.创建apc.h头文件。在菜单中选择ile
统的每一个输出y(ん)都可以有一个相应的预测NwNC++ Head File项,输入代码后保存文件名
时域P,或者说多变量预测控制系统的预测吋域apc.h。
P是一个向量,即P=「P1,P2,…,P,其中r为
d.填写apc.cpp文件。输入代码后保存文
过程对象输出的维数。
件名apc.cpp。
山式(3)?知,对于第j个输出,在未来P采
e.编详apc.ll文件
样时刻的预测值为
3.1在VR中进行卢明
cA"x(ん)+∑c1ABu(k+p2-2)(6)
在apc.dl中,陌数和过程对于VB应用程序
来说是外部过程,为了満用这地函数和过程,必须
v,(k)=c1っx(k-P2)+∑