[发明专利]一种可视化过程控制系统组态仿真方法

权利要求书

1.一种可视化过程控制系统组态仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：组态图及原理图的建立；

在可视化的工程界面中，通过从组件库中选取虚拟对象组件建立用于模拟实际设备的组态图，并通过从控件库中选取虚拟对象控件建立用于表征过程控制系统框图的原理图；

将组态图的虚拟对象组件和原理图中的虚拟对象控件绑定；将原理图中虚拟对象控件对应的图形与作为后台仿真支撑的M文件或Simulink模块绑定；

步骤2：仿真运行

建立仿真机制，启动Matlab引擎，生成仿真数据，并在组态图中显示控制结果。

2.根据权利要求1所述的可视化过程控制系统组态仿真方法，其特征在于，建立组件库的方法为：利用VC++调用Visual Graph绘制虚拟对象组件所需图形；虚拟对象组件采用基于传递函数模型、状态空间模型、最小二乘模型、神经网络四种建模方式构造，后两种建模方式需进行参数设置；虚拟对象组件与原理图中的虚拟对象控件建立自动连接；

所述的虚拟对象组件是能在组态界面中操作的广义对象图形，广义对象包含控制系统的被控对象、执行机构和传感器。

3.根据权利要求2所述的可视化过程控制系统组态仿真方法，其特征在于，将原理图中Visual Graph控件图形即虚拟对象控件和作为后台仿真支撑的Simulink控制算法模块绑定，控件库中包括控制器控件和输入控件，控制器控件包括PID控制器控件、模糊控制器控件和专家控制器控件，输入输出控件包括阶跃信号输入控件、正弦信号输入控件、模拟量输入控件、模拟量输出控件、数字量输入控件和数字量输出控件。

4.根据权利要求3所述的可视化过程控制系统组态仿真方法，其特征在于，建立仿真机制的方法为：在Matlab中建立ws0和ws1的两个mdl文件，在ws0中设置初始数据结构，在ws1中将上一时刻仿真末状态赋予下一时刻仿真初状态；进行仿真时，首先执行一次ws0，即进行了一个仿真步长的仿真，建立初始数据结构后，按照仿真步长执行ws1。

5.根据权利要求4所述的可视化过程控制系统组态仿真方法，其特征在于，过程控制系统运行时，对已建好的过程控制系统的识别是通过对组件和控件使用统一的命名绑定机制实现的，一个虚拟对象对应于一个在组态图中显示的图形外框、一个在原理图中显示的图形外框和一个Simulink模块，一个控制器控件或输入控件对应于一个在原理图中显示的图形外框和一个Simulink模块；

步骤1中所述的绑定指采用命名绑定机制进行绑定，即将虚拟对象组件名称、控件名称以及虚拟对象数据存储单元名称统一化；虚拟对象的名称格式为w_i，其中i表示虚拟对象的序号；w_i就作为虚拟对象在整个仿真过程中的唯一标识；

仿真过程中涉及到的运行数据交换是指Simulink与组态图、原理图运行时的变量数据交换，三者之间通过同一的命名来实现关联；

仿真进行时，以Matlab workspace作为数据交换中心，其中Simulink仿真运行时所需的输入参数通过VC调用Matlab引擎执行Simulink仿真命令来实现，Simulink仿真运行时所产生数据上传到Matlab workspace，同时Simulink仿真运行时所产生数据也作为原理图与组态图中的数据进行显示。