[发明专利]基于DCS平台的嵌入式DSP智能优化控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DCS平台的智能控制方法及其装置。

背景技术

现有的大多数嵌入式控制系统有诸多缺点，不易于实现厂级的智能优化控制。综合说来，有如下原因：一是由于通常这些嵌入式微控制器难以采集到足够多的测量点的数据，只能从局部取得数据，对某一子控制系统实施控制，难以实现系统级的优化智能算法。二是由于需要从现场设备直接采集数据，所以需要设计专门的数据采集板卡。由于具体工业现场设备的独特性，造成了在这种情况下设计控制平台面临着难于实现和不易移植的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种基于DCS平台的嵌入式DSP优化智能控制方法及装置，以克服现有技术存在的难以采集到足够多的测量数据、难以实现系统级的优化智能算法等不足。

本发明的方法采取以下技术方案：把DCS控制柜作为连接现场设备和DSP嵌入式控制平台的桥梁，DSP应用板通过DCS控制柜与现场设备连接，利用DCS控制柜中现有的I/O端子上的数字信号，将其输入端子上的信号映射到输出端子上，输出端子再连接上调理电路，将输出信号调理到DSP开发板能接受的信号范围内。DSP应用板再通过高速数据采集端口，把需要采集的控制变量的值存储到DSP应用板的存储器中。由预先植入的智能控制算法对数据进行处理，处理完成的结果再经过调理电路输出，送回到DCS控制柜中的I/O端子上。DCS系统把这些处理结果作为控制信号输出，控制现场执行设备。同时这些数据可以在组态软件中实现显示，存储，历史查询等功能。该DSP控制平台可以取代操作员的操作或为操作员提供决策支持。

本发明的装置采取以下技术方案：它包括DCS控制柜，其特征在于：DCS控制柜连接DSP嵌入式控制平台、操作员站，并通过总线与工业现场的工业仪表、PLC单元和远程I/O信号单元连接。

在DCS控制柜与DSP嵌入式控制平台的连接线路中，DSP应用板通过调理电路与DCS控制柜中的I/O模块连接。利用DCS控制柜中的I/O端子，将DCS的输入信号映射为DSP嵌入式控制平台的输入信号；将DSP嵌入式控制平台的输出信号映射为DCS的输出信号。

在DSP应用板中，采用TI的DSP芯片TMS320F28335@150MHz，具有x28x+FPU内核。x28x+FPU内核支持IEEE 32-位浮点计算，方便各种复杂控制算法。

在DSP应用板的辅助电路模块中设置无线通信模块，与DCS上的无线通信接口对应。通过无线通信，本硬件控制平台将有更高的自由度，可以方便的移植到类似的工业现场，并且实现远程控制。

在DSP嵌入式控制系统的软件框架中，采用DMA控制数据的传输与存储。这样便于访问外扩存储器，降低CPU的负荷，易于实现复杂算法。

本发明基于DSP的高速数字信号处理的软件硬件资源，开发一种嵌入式数据采集和处理平台。该平台作为工业现场DCS的硬件外挂，可进行实时数据采集，数据存储与数据处理，并能够移植多种智能算法，包括专家系统，模糊控制，神经网络控制等，实现工业现场的智能优化控制。

此外，考虑到中小型企业对专业厂家生产的DCS系统的经济承受能力，本发明中的控制平台可以方便地外挂在以IPC为核心的中小型DCS系统上，解决其难于实现复杂算法的问题，从而实现厂级的智能优化控制；而且此硬件平台有较高的自由度，易于移植多种智能控制算法，能够提高企业自动化程度和经济效益。

附图说明

图1为本发明的逻辑连接图。

图2为本发明的DCS控制柜与DSP嵌入式控制平台的连接线路示意图。

图3为本发明中的DSP嵌入式控制平台的功能结构连接图。

图4为本发明中的USB通信模块的硬件连接图。

图5为本发明中的DSP数据采集与处理流程图。

图6为本发明中的多变量预测控制算法流程图。

具体实施方式