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案例详细
标题基于软件中间件技术的MATLAB - LabMap分布式控制架构研究
技术领域
行业
简介
内容

 

 
Cecil Bruce-Boye

Pro.Dr.-Ing. ICT consultant Cbb software GmbH or University of Applied Sci ences Luebeck Leader of Control System.

 

1  引言

实际工程中，很多控制系统不是集中在某个特定的地方。输入和输出操作分别在分布式系统的不同节点进行。同样地，控制行为不仅能跟本地的输入输出绑定，也能跟远端的输入输出绑定，甚至实现分布式控制。软件中间件技术能应用到整个系统的各个部分，提供了分布式数据访问、系统软硬件集成等。LabMap[1]就是自动控制领域的一种软件中间件。LabMap将应用层从硬件层抽象出来，将硬件层从应用层剥离出去。LabMap的另一个重要优点是提供大量软硬件构件的无缝集成，及构件化的软件设计[2,3]。

MATLAB/Simulink[4]是世界上应用最广泛的设计、仿真、测试和控制系统的最终产品工具之一。虽然MATLAB/Simulink本身也支持对硬件的直接操作，但这需要相对比较昂贵的插入卡，其支持的硬件也非常有限。

LabMap对MATLAB/Simulink的扩展接口大大扩展了其在主要工程领域的应用。这个接口使MATLAB/Simulink在仿真模式下实时控制硬件。这些操作不需要实时的环境。MATLAB/Simulink的仿真时间被映射成接口的实时操作时间。

LabMap软总线支持网络功能，这点为控制系统的研究和创建提供了更广泛的空间（即使在没有嵌入式目标系统的情况下）。但同时也出现一些问题，如不能再依赖系统的硬件实时时间等。本文提示了软实时可成为一个替代的选择。

2  相关的工作

在自动化控制领域，有大量不同体系结构的软件中间件产品。软件中间件的体系结构需满足多种需求，有时甚至是一些专有的需求。

OPC[7]是一种面向开放数据连接的技术。与LabMap类似，OPC以变量的形式处理数据。OPC基于客户机/服务器模式。许多硬件生产厂商提供其硬件产品的OPC服务器。MATLAB OPC工具箱2[8]给Simulink提供了一个OPC客户机，但没有提供发布内部信号所需的服务器部件。OPC的弱点是相对脱离实际及客户机/服务器模式，不适合开发分布式控制的应用。当前，OPC通过引入OPC DX[11]改变了严格的客户机/服务器模式，支持变量的服务器－服务器分布模式，但客户机－客户机的模式仍然不行。

MATLAB分布式计算工具箱2[9]提供了一个可选的途径，但其不支持Simulink。

CORBA是一种软总线技术，没有客户机/服务器模式问题，但缺乏时间限制方面的描述。另外，CORBA基于方法激活机制，并不能很好地适用到MATLAB/Simulink