本发明专利技术公开了一种基于ＤＣＳ平台的嵌入式ＤＳＰ优化智能控制方法及装置。它把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。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于DCS平台的智能控制方法及其装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。 本专利技术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。 本专利技术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1/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TMS320F283350150MHz，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。3 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。 本专利技术基于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，本专利技术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为本专利技术的逻辑连接图。 图2为本专利技术的DCS控制柜与DSP嵌入式控制平台的连接线路示意图。 图3为本专利技术中的DSP嵌入式控制平台的功能结构连接图。 图4为本专利技术中的USB通信模块的硬件连接图。 图5为本专利技术中的DSP数据采集与处理流程图。 图6为本专利技术中的多变量预测控制算法流程图。具体实施例方式具体实施例方式本专利技术是这样实现的把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应用板的存储空间中。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/0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。 本专利技术的装置总体结构连接如附图1所示，在工厂原有的中小型DCS的基础上外挂DSP嵌入式控制平台。工业现场的各种仪表和PLC单元和远程1/0信号通过总线接入到DCS控制柜中。DCS控制系统通过设置输出点等于输入点的值，输入点等于输出点的值的方法，把现场设备的输入信号传给DSP外挂，把DSP外挂的输出信号回传给DCS系统。因此，可以把DCS控制柜作为一个桥梁，实现DSP嵌入式控制平台和现场设备的无缝连接。 如图2所示，本专利技术主要涉及到的硬件有DSP应用板，调理电路和DCS的I/O模块。DCS的I/O模块的端子上的信号是量化的离散信号，也就是通常所说的标准信号，4 20ma的电流信号，O 5v的电压信号。 为了转化为DSP应用板能接受的0 3v的电压信号，所以要经过调理电路的转化并加上过压保护装置。 图3给出了 DSP应用板的功能结构连接。本专利技术采用TI的DSP芯片 TMS320F283350150MHz，它具有x28x+FPU内核，支持IEEE 32-位浮点计算，方便各种复杂控 制算法。其片上有1个12-位A/D转换器，其前端为2个8选1多路切换器和2路同时采 样/保持器，构成16个模拟输入通道，模拟通道的切换由硬件自动控制，并将各模拟通道的 转换结果顺序存入16个结果寄存器中。 通过逻辑部分的DMA(即直接存储器存取，是一种快速传送数据的机制)。实现 在不占用CPU资源的情况下完成数据的实时传输与存储。TMS320F28335有六通道DMA。 可由ADC、 MCBSPs、外部中断、CPU定时器和软件触发并可配置为16bit或32bit工作方式 (MCBSPs限制为16bit)，吞吐量为4时钟/字。 F28335片上有34KX 16-位的SRAM，通过F28335的外部存储器接口 XINTF可以外 扩2Mxl6位的SARAM，可以连接片上DMA控制器。在数据采集时，把需要实时处理的数据通 过数组滚动的方式存储在片上SRAM中，同时通过DMA控制器将需要存储的数据传输到外扩 SARAM中去。这样可以保证CPU读取数据的速度又满足了大存储容量的需要。 辅助电路部分利用了 DSP的GPIO引脚，外扩键盘和显示模块。实现DSP控制参数 的在线调整和实时的数据显示与查询功能。在辅助电路部分加入无线通信模块，配合DCS 上的无线通信接口 。使得本硬件控制平台可以取得更高的自由度，实现移动式控制或远程 控制。 USB通信部分实现与上位机的通信，可以将需要的数据上传或下载到DSP嵌入式 控制器中。其硬件连接如图4。本专利技术采用Cypress公司的CY7C68001芯片实现USB 2. 0 接口。 CY7C68001上集成了U本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＤＣＳ平台的嵌入式ＤＳＰ优化智能控制方法，其特征在于：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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟濬，颜文俊，郑军，王磊，李沛然，张进峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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