本实用新型属于过程控制实验技术领域，具体涉及一种基于Matlab与WinCC的过程控制实验平台。
背景技术：
过程控制课程是高等学校自动化专业等相关专业的一门重要的专业课程，是衔接自动控制原理、现代控制理论课与生产实践相结合的课程，因此建设过程控制实验室，从而加强对学生实践能力的培训对高校教育以及社会是具有现实的意义。现有的过程控制实验平台对复杂的过程控制实验涉及较少，结构复杂，开放性较低，价格也偏高，适用范围较窄，无法很好地服务于各高校的实验教学。
技术实现要素：
针对现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型的目的在于提供一种具有较高开放性的基于Matlab与WinCC的过程控制实验平台，并且本实验平台结构简单、成本较低，能够有效满足学生教学和科学研究的双重要求。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于Matlab与WinCC的过程控制实验平台，包括：过程控制实验装置、PLC控制器和上位机；所述上位机设置有用于监控实验过程及实验数据的WinCC模块，以及用于接收WinCC模块实验数据并产生控制数据的Matlab模块；所述WinCC模块与PLC控制器控制连接；所述PLC控制器还连接有MCC柜，所述MCC柜的控制输出端与过程控制实验装置连接；所述WinCC模块还连接有WinCC数据库。
进一步的，所述Matlab模块和WinCC模块均设置有OPC读写接口，所述Matlab模块和WinCC模块内OPC读写接口连接并进行数据通讯。
进一步的，所述上位机设置有通讯卡，WinCC模块通过通讯卡与PLC控制器控制连接。
进一步的，所述上位机的Matlab模块设置有示波器。
进一步的，所述PLC控制柜采用西门子S7-300PLC控制柜。
进一步的，所述过程控制实验装置为水槽实验装置或其他可用于过程控制实验的实验装置。
进一步的，所述通讯卡采用CP5611通讯卡。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：通过在上位机中设置WinCC模块，在实验时对实验过程和具体实验数据进行实时监测，并将具体实验数据输入至Matlab模块，通过Matlab模块生成控制数据并通过WinCC模块发送至PLC控制器，进而实现对过程控制实验装置的控制。通过设置Matlab模块和WinCC模块，使得本实验平台具有较高的开放性。并且通过设置独立的MCC柜，使本实验平台结构上更为完整，充分模拟工业现场，让学生工业现场有更直观的认识。本实用新型结构简单、成本较低，能够有效满足学生教学和科学研究的双重要求。
进一步的，通过设置示波器，能够实时查看Matlab模块得到实物实验与仿真实验的结果对比分析，方便理解实验。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
其中：1为Matlab模块；2为WinCC模块；3为PLC控制器；4为OPC读写接口；5为MCC柜；6为过程控制实验装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
参见图1，本实用新型包括：过程控制实验装置6、PLC控制器3和上位机；所述上位机设置有用于监控实验过程及实验数据的WinCC模块2，以及用于接收WinCC模块2实验数据并产生控制数据的Matlab模块1；所述WinCC模块2与PLC控制器3控制连接；所述PLC控制器3还连接有MCC柜5，所述MCC柜5的控制输出端与过程控制实验装置6连接；所述WinCC模块2还连接有WinCC数据库。所述Matlab模块1和WinCC模块2均设置有OPC读写接口4，所述Matlab模块1和WinCC模块2内OPC读写接口4连接并进行数据通讯。
所述上位机设置有通讯卡，WinCC模块2通过通讯卡与PLC控制器3控制连接。所述上位机的Matlab模块1还设置有示波器。
所述PLC控制柜3采用西门子S7-300PLC控制柜。所述过程控制实验装置6为水槽实验装置或。
实施例
本实用新型以PLC为控制器，以水槽实验装置为被控对象，通过液位变送器、压力变送器、温度传感器、流量计将实验装置中的液位、压力、温度、流量等物理量传送给PLC，PLC和上位机通过CP5611通讯卡进行通讯，通过上位机中的WinCC模块进行监控，将控制指令传送给PLC控制器，进而通过变频器、阀门等执行器对被控量进行控制；通过OPC接口实现Matlab和WinCC模块数据交换，Matlab模块以PLC为过程接口对被控对象进行控制。
上位机中的WinCC模块从下位机中读取现场变量数据并放入WinCC数据库中，从而上位机对物理实验装置进行监控。此外，在MATLAB模块中预设将各种控制算法，直接在WinCC数据库中读取控制需要的辅助变量的数据，并将控制算法的运算结果写入到WinCC模块中的变量中去，WinCC模块将变量数值进一步下传至下位机PLC并发出相应的控制信号，来控制现场执行器的动作。
将物理实验装置中被控变量的实测值通过OPC接口模块读入到MATLAB模块中，将实物实验和仿真实验曲线结果显示在同一个示波器即同一个坐标系中，实现相同条件下的实物实验与仿真实验的结果对比分析，使学生对实验理解更加透彻。
将被控变量的设定值和实际值通过OPC接口模块读入到MATLAB模块中，把实际的数据送给PLC控制器，并把计算结果通过OPC接口模块送给WinCC模块，进而对物理实验装置进行控制，实现MATLAB模块中建立的各种高级控制算法在物理实验装置上的应用，使算法效果得到验证，可以解决下位机PLC中编程实现高级算法难，占用储存空间大等问题。
独立设置的MCC柜包括变频器、空气开关、接触器、三相固态继电器和接线端子，并与PLC控制柜相连。
本实用新型可以完成二十余种常用的典型过程控制实验，很好的满足自动化相关专业的实验教学要求，具有结构简单直观、易于制作和便于学生学习的优点，通过OPC技术实现Matlab和WinCC数据交换，从而将Matlab强大的功能引入到实验平台中，实现实物实验和仿真实验的结合，显著提高实验教学的效果；方便实现各种复杂的用户自定义的优化控制算法，提高实验平台的开放性，为科研理论成果提供了一个验证的实际平台，从而可以满足学生教学和科学研究的双重要求。
尽管上面结合图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。