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基于COM技术接口编程的远程过程控制系统的设计与实现

作　者: 邢辉
导　师: 武玉强
学　校: 曲阜师范大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 过程控制系统 COM MATLAB C++ Builder 模糊控制接口 Winsock
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

文章开始部分介绍过程控制系统的总体架构,并对目前工业过程控制中的远程监控系统进行了总结,分析了目前已有的监控系统的优势和缺陷。然后文章对目前远程监控所采用的网络通信协议TCP/IP和UDP进行了介绍,并重点分析了当前常见的两种通信模式:客户端/浏览器(简称C/S)和浏览器/服务器(简称B/S)的特点和区别。并遵循分布式控制系统采用危险分散、控制分散,而操作和管理集中的基本思想,介绍了一种C/S结构的小型分布式中央管理级实时远程监控系统的设计。然后文章详细讨论了一种基于C++ Builder的智能控制系统的设计与开发全过程。对系统开发过程中的热点、难点进行了详细介绍,比如对硬件实现、串口通信和数据采集、系统界面实现、数据曲线的绘制、输入输出控制等方面都进行了深入的分析。对系统硬件实现上提出了切实可行的方案,在界面、数据显示方面提出了独到的方法。文章详细讨论了MATLAB与高级语言的编程接口方法,对目前已有的接口方法进行了系统总结,分析了这些方法的优势、缺陷和使用条件。然后文章提出了一种利用COM(Component Object Model)技术的方法实现了MATLAB和Borland C++ Builder的混合编程,并设计实现了一种自适应模糊PID控制器。实验证明该控制器应用于本系统具有信号反应迅速,超调小,鲁棒性强的特点。文章的最后介绍了运用套接字(Socket)编程实现该过程控制系统的远程监控。系统遵循客户端/服务器的控制模式来完成对控制现场的监控,并在最后对远程监控的实施性和安全性进行了讨论。总之,文章介绍了了一种以C++ Builder为开发平台,利用MATLAB作为数学分析、数据处理工具、算法开发工具,并运用WinSock技术来实现远程通信的过程控制系统的设计与实现。该系统充分发挥了C++ Builder在Win32系统下快速开发应用程序的强大优势和MATLAB在开发控制算法上的长处,使得开发的过程控制系统在平台开放、易于扩充、二次开发能力上具有较大优势。利用通信技术、Winsock技术、数据采集技术及面向对象等软

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 课题意义与研究背景  8-9
  1.2 远程监控系统的国内外发展现状  9-10
  1.3 目前已有的智能过程控制系统  10-12
  1.4 本文的主要工作  12-14
第二章系统的总体设计  14-21
  2.1 控制系统的结构与特点  14-15
    2.1.1 控制系统的结构组成  14-15
    2.1.2 控制系统的特点  15
  2.2 远程监控系统的通信模式  15-19
    2.2.1 传输层协议的介绍  15-16
    2.2.2 B/S和 C/S模式的特点与区别  16-18
    2.2.3 通信方案的实施性和安全性考虑  18-19
  2.3 过程控制系统的软件选择  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章智能过程控制系统的设计与实现  21-39
  3.1 智能过程控制系统的特点  21
  3.2 过程控制系统的硬件结构  21-26
    3.2.1 过程控制系统实验平台介绍  22-23
    3.2.2 ICP7000系列智能数据采集模块介绍  23-26
  3.3 过程控制系统的软件实现  26-38
    3.3.1 串口通信和数据采集的实现  26-33
      3.3.1.1 利用 Windows API函数开发驱动程序的动态链接库  27-31
      3.3.1.2 安装 ActiveX控件实现模块驱动  31-33
    3.3.2 数据监控及界面的实现  33-35
    3.3.3 控制算法的设计与实现  35-38
      3.3.3.1 常规 PID控制算式  35-36
      3.3.3.2 积分分离 PID控制算法  36-38
      3.3.3.3 模糊自适应 PID控制算法  38
  3.4 本章小结  38-39
第四章基于 COM 接口编程的模糊控制算法的实现  39-50
  4.1 组件对象模型(COM)介绍  39-40
  4.2 自适应 PID模糊控制器简介  40-41
  4.3 MATLAB与 C++ Builder接口编程的模糊控制算法实现  41-49
    4.3.1 已有的 MATLAB与 C++ Builder混个编程的方法介绍  42-43
    4.3.2 MATLAB环境中实现模糊算法编写  43-45
    4.3.3 MATLAB编译环境的设置  45-47
    4.3.4 C++ Builder中使用 COM组件实现模糊 PID控制  47-49
  4.4 本章小结  49-50
第五章远程监控系统的设计  50-67
  5.1 WinSock网络编程接口  50-56
    5.1.1 Socket简介  50-51
    5.1.2 Socket套接字编程原理  51-52
    5.1.3 MFC中的 WinSock  52-55
    5.1.4 阻塞方式和非阻塞方式的选择  55-56
  5.2 监控系统的服务器和客户机的程序设计  56-65
    5.2.1 客户端程序设计  57-61
    5.2.2 服务器端程序设计  61-65
  5.3 本章小结  65-67
第六章结束语  67-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间所发表的论文  72-73
致谢  73

基于COM技术接口编程的远程过程控制系统的设计与实现

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