CN101135965A - 组态控制的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组态控制的实现方法，根据组态控制信息生成组态参数表数据文件，并将组态参数表数据文件下载到控制器；所述组态参数表数据文件包括使用的功能块的类型信息及计算参数信息；控制器顺次扫描各标号功能块，从组态参数表数据文件中获取功能块的类型信息，根据类型信息确定该类功能块的参数个数，获取计算参数，调用功能块对应的子函数。将功能块的参数个数、函数入口地址存放到以功能块类型代码为下标的数组中；根据功能块的参数个数从功能块参数表中获取计算参数，根据计算参数的类型获取计算参数值；本发明无需编译连接成为可执行文件，即可下载到控制器执行，无需高端微控制器的支持，大大降低了硬件成本。

Description

组态控制的实现方法

技术领域

本发明涉及组态控制的实现方法，特别涉及面向使用低端微处理器的中小型控制系统的可视化组态控制方法。

背景技术

目前，组态软件已经被广泛应用于工业控制等领域，其最大优势在于无需编写复杂的程序代码，开发周期短，程序直观形象，调试简单方便。但是，大多数组态软件组态程序运行都需要以下几个基本步骤：控制策略组态——编译、连接成为可执行文件——下载到控制器运行。这就需要微处理器预安装运行基本的输入输出操作系统，支持可执行文件在控制器上运行，对微处理器提出较高要求，需要采用高档次微处理器，无疑增加控制器的成本，不适合采用低端微处理器构成的中小型控制系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术所存在的缺陷，提供一种面向使用低端微处理器的中小型控制系统的组态控制的实现方法，以克服现有技术中必须采用高档次微处理器的缺点，解决现有技术中中小型控制系统不适合采用低端微处理器的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组态控制的实现方法，其中包括以下步骤：

步骤A、根据组态控制信息生成组态参数表数据文件，并将组态参数表数据文件下载到控制器；所述组态参数表数据文件包括使用的功能块的类型代码及计算参数信息；

步骤B、控制器顺次扫描各功能块，从组态参数表数据文件中获取功能块的类型代码，根据类型代码确定功能块的参数个数，获取计算参数，调用功能块对应的子函数。

其中，在所述步骤A中，可根据组态控制信息中使用的功能块的类型及连接关系生成组态参数表数据文件，将组态参数表数据文件下载到控制器的非挥发性存储器中，生成功能块类型表及功能块参数表。

在生成功能块类型表及功能块参数表时，可按照功能块的标号将各功能模块的类型代码顺序存储到功能块类型表中，将各功能模块的计算参数顺序存储到功能块参数表中。

其中在所述步骤B中，控制器从功能类型表第一个位置开始顺序扫描，判断当前标号功能块的类型代码是否表示该标号功能块没有使用，若是则继续扫描下一标号功能块的类型代码；否则判断当前标号功能块的类型代码是否表示为最后一个标号功能块，若是，则在下一扫描周期到来时再次从功能类型表第一个位置开始顺序扫描，否则，根据功能块类型代码获取功能块的参数个数，从功能块参数表中获取计算参数，将计算参数存储到输入参数数组，并获取功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将其运算结果存储到功能块输出数组。

在控制器中设置功能块参数个数数组，将各类功能块的参数个数存储到以功能块类型代码为下标的功能块参数个数数组中，在获取功能块的参数个数时，可从功能块参数个数数组中提取下标为功能块类型代码的元素。

根据功能块的参数个数从功能块参数表中获取对应个数的计算参数，根据计算参数的类型获取计算参数值；在存储计算参数时，可根据功能块为整型运算功能块或浮点型运算功能块，将计算参数区别存储到输入参数数组中。

本发明还包括：设置函数入口地址数组，将各功能块对应的子函数入口地址存储到以功能块类型代码为下标的函数入口地址数组中，在获取功能块对应的子函数的入口地址时，从函数入口地址数组中提取下标为功能块类型代码的元素。

本发明克服了目前下位组态软件对硬件要求太高和程序运行过程复杂等缺陷，编程人员组态控制策略之后，无需编译连接成为可执行文件，即可下载到控制器执行，无需高端微控制器的支持，大大降低了硬件成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的组态控制的实现方法流程图；

图2为本发明的一个功能块连接示意图；

图3为本发明的控制器顺次扫描功能模块的方法流程图；

图4为本发明的组态控制的实现方法的一具体实施例的功能模块连接示意图。

具体实施方式

在本发明的组态控制的实现方法中，功能块是基本构成单元，它是将某运算功能及此运算所需的外部接口数据封装在一起形成的。数据接口由输入和输出数据两部分组成。功能块支持多输入和单输出；每个功能块对应于控制器中的某个算法函数(如加法、逻辑与、PID、输出等)。

为了实现图形化组态界面，事先编制常用算法子函数，每个子函数与相应功能块相对应，具有特定个数的参数，实际运行时，由图形界面生成适当的参数表，将这些子函数串起来，通过通信方式下载到控制器中，由控制器解释调度执行，无需高端微处理器支持，即可实现对现场设备的监控。

与通常的可视化组态控制方法相似，用户可根据控制要求，在组态界面调用相关功能块，按照一定的控制逻辑，用连线连接各个功能块形成组态控制策略，保存得到组态参数表数据文件。

在组态控制策略形成之后，即可进入组态控制的实现步骤。如图1所示，为本发明的组态控制的实现方法流程图，包括如下步骤：

步骤A、根据组态控制信息生成组态参数表数据文件，并将组态参数表数据文件下载到控制器；该组态参数表数据文件包括使用的功能块的类型代码及计算参数信息；

步骤B、控制器顺次扫描各功能块，从组态参数表数据文件中获取功能块的类型代码，根据类型代码确定功能块的参数个数，获取计算参数，调用功能块对应的子函数。

如图2所示，为一个功能块连接示意图。功能块间的连线定义了块间的数据传递关系，将功能块1的输出通过连线连接到功能块2的一输入端，则表示功能块1的运算结果将成为功能块2运算时将要处理的一数据输入项。根据控制策略的要求，选用所需类型的功能块，并按照控制逻辑要求连接各个功能块，从而实现控制策略。每个功能块分配有唯一的标号，控制器从标号小的功能块开始执行。每一个功能块都有一个或者多个组态参数，参数可以表示块与块的连接关系，功能实现所需的参数等，用户通过设置功能块组态参数，完成每个功能块的参数配置。

组态参数表数据文件是根据组态控制策略所提供的组态控制信息形成的，该组态控制信息包括：功能块的类型代码以及功能块的输入输出连接关系。

组态策略下载到控制器之后，为了实现程序的运行，在控制器的内存中开辟一个组态参数区存放每个功能块的类型及输入参数。组态参数区中包括功能块类型表及功能块参数表。在功能块类型表中，依功能块标号顺序存放各个功能块的类型代码。在功能块参数表中，存放各个功能块的计算参数。控制器中还设置有功能块输出数组，存放个功能块的输出。

每个功能块分配有唯一的标号，在功能块类型表及功能块参数表中，按照功能块的标号，顺序存储相应的信息。例如，在功能块类型表中，第一项为第一号功能块的类型代码，第二项为第二号功能块的类型代码，以此类推，在执行时，顺序扫描功能块类型表就可知道各功能块的类型。在调用子函数得到结果后，可在功能块输出数组按照标号升序存放各个功能块的输出。

在功能块参数表中，顺序存储各功能块的输入参数可能有多种类型，可能是常数，也可能是其他块的输出，或者是I/O通道的输出。当输入参数为常数时，输入参数的值可能是常数的值，或者为常数的存储地址；当输入参数为其它功能块的输出时，输入参数的值为其它功能块输出的存储地址。一般来讲，系统常数及功能块的输出会存储于不同的存储空间，当参数类型不同时，其读取的位置也是不同的。因此，预先定义参数的格式，用其中的几位表示参数的类型，从而控制器读取功能块的参数时，就能判断参数的类型，从而可到相应的存储空间获取参数值。可根据参数类型的数目确定用于表示参数类型的位数，当参数类型不多于8种时，可用3位二进制数表示参数类型。例如，当用一个字(16bit)表示参数时，字的高三位(bit15-13)表示参数类型，后面的12位(bit12-0)表示相应的数值；用“000”表示参数为整型常数，后面的12位为常数数值；用“001”表示参数为整型系统常数，后面的12位为常数的存储地址；用“010”或“011”均表示浮点型系统常数，后面的1 2位为常数的存储地址，也就是说当前两位为“01”时，即为浮点型系统常数；用“100”或“101”均表示整型寄存器，后面的12位为寄存器地址，也就是说当前两位为“10”时，即为整型寄存器；用“110”表示浮点型寄存器，后面的12位为寄存器的地址；用“111”表示参数为功能块输出，后面的12位表示参数存放的地址。

不同功能块的输入参数个数可能不同，因此，可将各类型功能块的参数个数存储于控制器中。参数个数可以数组的形式存储，为了方便数据的获取，可将功能块的类型代号作为数组下标，将功能块的参数个数存储于功能块参数个数数组中。例如：逻辑或功能块的类型代码为131(十六进制的0x83)，那么，参数个数数组下标为131的元素即为逻辑或功能块的输入参数个数。当获得了功能块的类型代码后，可从功能块参数个数数组中提取下标为类型代码的数组元素，即可获取相应功能块的参数个数。根据参数个数再从功能块参数表中读取对应个数的功能块计算参数，并进而根据参数类型获取运算参数的值。

功能块对应的子函数的入口地址也可采用数组的形式存储于控制器中，与功能块参数个数数组相似，可将类型代码作为数组下标，将各功能块的子函数入口地址存储到函数入口地址数组中。当获得了功能块的类型代码后，从函数入口地址数组提取下标为类型代码的数组元素，即可获取相应功能块的子函数入口地址。

功能块类型表及参数表均为一段连续的存储空间，控制器按照功能块标号从小到大的顺序，顺次从中获取每个功能块的相关数据。功能块类型代码除区分不同的功能外，还设置特殊类型码，例如，用类型代码“0x00”表示功能块未使用，用类型代码“0xFF”表示当前及后面无使用的功能块。如图3所示，为控制器顺次扫描功能模块的方法流程图，包括如下步骤：

步骤21、控制器扫描功能类型表的第一号功能模块的类型代码；

步骤22、判断当前功能块的类型代码是否为“0x00”，即该功能块没有使用，若是，执行步骤26，否则，执行步骤23；

步骤23、判断当前功能块的类型代码是否为“0xFF”，即为当前及后面无使用的功能块，若是，执行步骤27，否则，执行步骤24；

步骤24、根据功能块类型代码获取功能块的参数个数，从功能块参数表中获取计算参数，将计算参数存储到输入参数数组；

步骤25、并获取功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将结果存储到功能块输出数组；

步骤26、扫描下一功能块的类型代码，执行步骤22；

步骤27  等待下一扫描周期到来  执行步骤21

下面通过一具体实施例说明本发明的组态控制的实现方法，该实施例只是用于说明组态控制是如何实现的，而不是真正完整某个控制功能。

如图4所示，为本实施例的功能模块连接示意图，包括四个功能块：“ADD1”表示的是加法功能块，其标号为1；“ToRG2”表示写数据到该寄存器的功能块，其标号为2；“CMP4”表示二位控制功能块，标号是4；“DOUT8”是数字量输出功能块，其标号为8。

在组态界面表现为如上所示的功能块连接图，连线关系确定了功能块之间的逻辑关系以及输入输出关系。组态完成之后，生成组态参数表数据文件，下载到控制器。

控制器解释调度模块从1号块开始顺次扫描功能块类型表，获取功能块的类型代号；首先获取的1号块就是如图中的ADD1块，ADD类型代号为1，由于类型代号非0x00，也非0xFF，表示该块号被使用，根据功能块类型代号，在功能块参数个数数组中提取下标为1的元素，该元素值应为6(功能块ADD的输入参数有6个：X1～X6)；从功能块参数表中获取计算参数到输入参数数组，1号块的输入参数有6个，一个来自寄存器897，假设其类型为浮点型常数，所以，其类型标识是110，寄存器地址为897；另外一个输入参数来自浮点型常数，类型标识是010；其余参数默认为0。根据ADD功能块的类型代号为1，从函数入口地址数组中提取下标为1的元素，即ADD功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将运算结果存放在功能块输出数组，这里ADD是1号块，所以存放在数组第一个位置。

在扫描2号块时，采取同样的处理，由于类型代号非0x00，也非0xFF，表示该块号被使用，ToRG功能块的类型代号为15，根据功能块类型代号，在功能块参数个数数组中提取下标为15的元素，该元素值为3(功能块ToRG的输入参数有3个)；第一个参数表示ToRG功能块的输入参数值来自其他功能块的输出，其类型标识是111，并确定该输入参数值所在的位置；第二个参数用于确定输入参数值的类型是浮点型还是整型；第三个参数表示输入参数值存储的位置，本例中为寄存器号961。从功能块参数表中获取计算参数到输入参数数组，根据ToRG功能块的类型代号为15，从函数入口地址数组中提取下标为15的元素，即ToRG功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将功能块的输出存放到功能块输出数组的第二个位置。

扫描3号块，由于没有用到3号块，因此功能类型表的第三号块的内容为0x00，，功能块输出数组的第三个位置留空。

扫描4号块，由于类型代号非0x00，也非0xFF，表示该块号被使用，CMP功能块的类型代号为20(0x14)，根据功能块类型代号，在功能块参数个数数组中提取下标为20的元素，该元素值应为4(功能块CMP的输入参数有4个)；从功能块参数表中获取计算参数到输入参数数组，4号块的输入参数有4个，第一个参数为1号功能块的输出，其类型标识是111；第二个为整型常数28，其类型标识是000；第三个是回差值K，由组态时设置；第四个参数记录该功能块上一次的输出值。根据CMP功能块的类型代号为20，从函数入口地址数组中提取下标为20的元素，即CMP功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将功能块的输出存放在功能块输出数组的第四个位置。

5、6、7号块在功能类型表中类型标识为0x00，表示第5、6、7号块没有被使用。功能块输出数组的第5、6、7位置留空，接着扫描8号块。DOUT功能块的类型代号为19，根据功能块类型代号，在功能块参数个数数组中提取下标为19的元素，该元素值为2(功能块DOUT的输入参数有2个)；从功能块参数表中获取计算参数到输入参数数组，第一个输入参数值为4号功能块的输出，其类型标识是111，读取功能块输出数组的第四个位置的内容；第二个输入参数是通道号，在组态时设定，本例中为08。根据DOUT功能块的类型代号为19，从函数入口地址数组中提取下标为19的元素，即DOUT功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将块运算结果存放到功能块输出数组的第8个位置。

接着扫描9号块，9号块的类型代码为“0xFF”，表示后面没有功能块了，本次扫描结束，等待下一扫描周期的到来。

利用本发明的组态控制的实现方法，用户根据控制要求，用这些功能块“搭建”控制策略，无需编写任何代码，只需要鼠标点击操作，即可实现复杂的控制功能，从而把用户从复杂的代码编辑中解放出来，集中精力于控制功能的编制与优化。

本发明通过功能块的类型代码获取相应子函数的入口地址，各个功能块可以被反复调用，随着应用需求的增长，还可以开发其他功能块，具有很强的扩展性。

本发明克服了目前下位组态软件对硬件要求太高和程序运行过程复杂等缺陷，编程人员组态控制策略之后，无需编译连接成为可执行文件，即可下载到控制器执行，无需高端微控制器的支持，大大降低了硬件成本。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种组态控制的实现方法，其中包括以下步骤：

步骤A、根据组态控制信息生成组态参数表数据文件，并将组态参数表数据文件下载到控制器；所述组态参数表数据文件包括使用的功能块的类型信息及计算参数信息；

步骤B、控制器顺次扫描各标号功能块，从组态参数表数据文件中获取功能块的类型信息，根据类型信息确定功能块的参数个数，获取计算参数，调用功能块对应的子函数。

2.根据权利要求1所述的组态控制的实现方法，其中所述步骤A中的根据组态控制信息生成组态参数表数据文件的步骤具体为：根据组态控制信息中使用的功能块的类型及连接关系生成组态参数表数据文件。

3.根据权利要求1所述的组态控制的实现方法，其中所述步骤A中的将组态参数表数据文件下载到控制器的步骤具体为：将组态参数表数据文件下载到控制器的非挥发性存储器中，生成功能块类型表及功能块参数表。

4.根据权利要求3所述的组态控制的实现方法，其中所述的生成功能块类型表及功能块参数表的步骤具体为：按照功能块的标号将各功能模块的类型代码顺序存储到功能块类型表中，将各功能模块的计算参数顺序存储到功能块参数表中。

5.根据权利要求1所述的组态控制的实现方法，其中所述步骤B具体为：控制器从功能块类型表第一个位置开始顺序扫描，判断当前标号功能块的类型信息是否表示该标号功能块没有使用，若是则继续扫描下一标号功能块的类型信息；否则判断当前标号功能块的类型代码是否表示为最后一个标号功能块，若是，则在下一扫描周期到来时再次从功能类型表第一个位置开始顺序扫描，否则，根据功能块类型代码获取功能块的参数个数，从功能块参数表中获取计算参数，将计算参数存储到输入参数数组，并获取功能块对应的子函数的入口地址，调用该子函数，并将功能块运算结果存储到功能块输出数组。

6.根据权利要求5所述的组态控制的实现方法，其中还包括：在控制器中设置功能块参数个数数组，将各类功能块的参数个数存储到以功能块类型代码为下标的功能块参数个数数组中。

7.根据权利要求6所述的组态控制的实现方法，其中所述的根据功能块类型代码获取功能块的参数个数具体为：从功能块参数个数数组中提取下标为功能块类型代码的元素。

8.根据权利要求5所述的组态控制的实现方法，其中所述的从功能块参数表中获取计算参数并将计算参数存储到输入参数数组的步骤具体为：根据功能块的参数个数从功能块参数表中获取对应个数的计算参数，根据计算参数的类型获取计算参数值并存储到输入参数数组中。

9.根据权利要求5所述的组态控制的实现方法，其中还包括：在控制器中设置函数入口地址数组，将各类功能块对应的子函数入口地址存储到以功能块类型代码为下标的函数入口地址数组中。

10.根据权利要求9所述的组态控制的实现方法，其中所述的获取功能块对应的子函数的入口地址具体为：从函数入口地址数组中提取下标为功能块类型代码的元素。

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