CN101364088A - 工业人机界面变量访问方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业人机界面变量访问方法，包括：选定当前监控画面，并显示该当前监控画面；获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，根据该外部变量访问频率参数对与所述各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；缓存所述外部变量值；获取所述缓存的外部变量值，并根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示。相应的，本发明还公开了一种工业人机界面变量访问的系统，通过实施本发明的技术方案，实现了节省网络资源，提高通信效率的目的。

Description

工业人机界面变量访问方法及系统

技术领域

本发明涉及工业人机界面访问控制领域，尤其涉及一种工业人机界面变量访问方法及系统。

背景技术

工业人机界面(Human-Machine Interface，HMI)，是用户和机器设备之间传递和交换信息的媒体，用户可以根据控制的需要，组态不同的画面，并在不同的画面上组态文字、按钮、图形、数字以及图表等画面对象来处理或监控机器设备的工作。

工业人机设备是现代设备中的重要部件，使用工业人机界面能够明确指示并告知操作员该工业人机设备所监控的各个工业控制器或工业设备的工作状况，工业人机设备的人性化设计，有利于提高操作人员对机器设备的操作效率，降低了操作难度。

工业人机界面一般通过现场总线连接到至少一个工业控制器PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)和其他具备现场总线接口的工业设备如：变频器，智能仪表等。作为人和整套设备的接口设备的工业人机须通过现场总线来访问这些控制部件内的各种参数，这些分布在不同的PLC或其他工业设备内部的应用参数表征不同控制环路的状态和设定；这些参数一般称为外部变量；而工业人机界面正是通过提供对这些变量的访问来实现自动化系统的监控设备。这些分布在现场总线上不同PLC或其他工业设备上的外部变量，实际上对应着这些PLC或其他种类设备的内部存储器上所存储的变量，而通过每个现场总线上的设备又具备各自的网络地址，因此对于工业人机界面而言，网络地址加设备内部地址就是外部变量地址。

参考图1，为现有技术中外部变量的分布示意图；如图所示，PLC外部变量地址PLC1—J1、PLC1—K1、PLC2—J2、PLC2—K2等都会被HMI设备访问到。

请参考图2，为现有技术外部变量访问频率示意图；如图所示，若规定变量访问频率为16次/每秒，则所有外部变量均按16次/每秒进行访问。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

因网络访问的负荷由组态的变量数量及访问速度决定，当变量越多、访问频率越快时，该人机界面占用的网络资源就越多，越消耗本来就很宝贵的工业现场总线资源，从而降低了通信的效率。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明实施例提供了一种工业人机界面变量访问方法及系统，本发明实施例所提供的方案实现了节省网络资源，提高通信效率的目的。

为了达到上述发明目的，本发明实施例提供了一种工业人机界面变量访问的方法，包括：

选定当前监控画面，并显示该当前监控画面；

获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，根据该外部变量访问频率参数对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；

缓存与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值；

获取所述缓存的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示。

相应的，本发明实施例还提供了一种工业人机界面变量访问的系统，包括：

第一通信端口，用于从运行组态工具的设备中获取用户组态的画面；

第二通信端口，用于通过现场总线实现与多个工业控制器和/或工业设备进行通信；

显示模块，用于运行并显示通过所述第一通信端口下载的组态画面，所述画面用于对与所述第二通信端口进行通信的所述多个工业控制器和/或工业设备进行实时显示监控；

外部变量属性存储模块，用于存储预先设定的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数；

功能按键，用于选定当前监控画面，并触发所述显示模块显示该当前监控画面；

外部变量获取模块，用于从所述外部变量属性存储模块中获取与所述功能按键选定的当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，并根据该外部变量访问频率参数，由所述第二通信端口对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；

外部变量缓存模块，用于缓存所述外部变量获取模块所获取的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值；

画面内容更新模块，用于从所述外部变量缓存模块中获取所述与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据该与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值实时更新所述显示模块的画面显示。

本发明实施例提供的技术方案，选定当前监控画面，根据与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值，再根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示，减少了外部变量访问数量，提高了外部变量访问效率，节省工业现场总线资源，提高了通信效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中外部变量的分布示意图；

图2是现有技术外部变量访问频率示意图；

图3是本发明实施例一种工业人机界面变量访问方法的流程示意图；

图4是本发明实施例一种工业人机界面变量访问系统的第一实施例的组成示意图；

图5是本发明实施例一种工业人机界面变量访问系统的第二实施例的组成示意图；

图6是本发明实施例的工业人机界面外部变量属性表。

具体实施方式

为了便于理解本发明实施的技术方案，首先对以下实施例中涉及到的画面对象进行简单阐述。

画面对象一般是利用计算机图形控件技术实现的显示控件，本发明实施例的工业人机界面中所提到的画面对象通常与外部设备控制参数相关联，用于传达外部工业设备的工作状况。例如，“指示灯”画面对象，是利用动态的仿形指示灯指示现场设备开关量状态；“开关”画面对象，是利用仿形开关模拟工业设备开关，允许操作人员进行开关操作；“历史记录”画面对象，提供一个或多个工业变量的历史记录信息，便于设备维护人员追溯设备运行状况；“文本/数字编辑”画面对象，用于操作人员对工业设备设定工业参数；“图表”画面对象，是利用表格的形式直接展示现场相关参数，便于比对，成批监控；“棒图”画面对象，是利用仿形指示棒长短表征工业现场参数变化高低；“仪表盘”画面对象，是利用仿形仪表盘表征工业设备控制参数变化高低；“趋势图”画面对象，是利用带坐标的曲线来显示工业设备控制参数变化趋势；“静态图像”画面对象，是用户组态的任意静态图像，可以是现场设备或现场工艺流程等静态图像；“直线”、“圆”及“静态文字”画面对象，用于构造画面提示等，除此之外，还有其他画面对象，不再一一罗列。

请参考图3，是本发明实施例一种工业人机界面变量访问方法的流程示意图，所述方法包括：

S301、选定当前监控画面，并显示该当前监控画面；在步骤S301之前还包括：对监控画面的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数进行设置。此处，可对监控画面的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数设置为不同的参数值，所述访问频率参数值如：16次/每秒，8次/每秒等。

S302、获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，所述步骤S302具体为：根据所述选定的当前监控画面的画面编号获取当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数。此处，一个监控画面可监控一个或多个外部变量，当选定当前监控画面之后，根据该画面的编号如：1，可获取该画面中各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，所述画面包括一个或多个画面对象，一个所述画面对象可对应一个或多个外部变量访问频率参数。假设所述与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数有3个，所述外部变量访问频率参数可分别为：1次/每秒、16次/每秒、8次/每秒。

S303、根据所述外部变量访问频率参数对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；此处，可根据所述外部变量访问频率参数如16次/每秒、8次/每秒等，分别对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值，如可获取外部设备的压力值及温度值等。

S304、缓存与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，如可缓存从外部设备中所获取的压力及温度值；

S305、获取所述缓存的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示，如可根据所述压力值或温度值更新所述监控画面的画面显示。

实施本发明实施例的上述方法，和现有技术采用固定的外部变量访问频率相比，更加灵活化，在满足工业人机界面实现其监控功能的前提下，采用不同的外部变量访问频率，可减少工业人机界面对外部变量访问所占用的网络带宽，提高了通信的速度。

请参考图4，是本发明实施例一种工业人机界面变量访问系统的第一实施例的组成示意图；所述系统包括：

第一通信端口41，用于从运行组态工具的设备中获取用户组态的画面；此处，所述画面对象的来源为：首先在运行组态工具(如指示灯、开关、数据、文字、图表等)的设备(简称组态设备)中组态画面，然后，将组态完的画面下载到工业人机界面中，并通过工业人机界面显示屏显示该画面，所述画面包括一个或多个画面对象，所述画面对象可以是动态图，如棒图、仪表图、趋势图等；也可以是静态图，如直线、圆、文字等；还可以是动态图和静态图的结合，所述画面对象用于显示外部设备控制参数的变化。

第二通信端口42，用于通过现场总线实现与多个工业控制器和/或工业设备进行通信；第二通信端口42可称为现场总线接口或工业以太网接口，接口数量为一个或多个，通过所述现场总线可连接一个或多个可编程控制器以及具备现场总线接口的设备，所述工业控制器或/和工业设备如变频器、智能仪表等。

显示模块47，用于运行并显示通过所述第一通信端口41下载的组态画面，所述画面用于对与所述第二通信端口42进行通信的所述多个工业控制器和/或工业设备进行实时显示监控。

外部变量属性存储模块43，用于存储预先设定的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数；此处，可预先设定对应各个画面对象的外部变量访问频率参数，具体为，所述运行组态工具的设备通过所述第一通信端口41对所述外部变量属性模块43中的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数进行设置。此处，可对监控画面的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数设置为不同的参数值，所述访问频率参数值如：16次/每秒，8次/每秒等。

功能按键48，用于选定当前监控画面，并触发所述显示模块47显示该当前监控画面。

外部变量获取模块44，用于从所述外部变量属性存储模块43中获取与所述功能按键48选定的当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，并根据该外部变量访问频率参数，由所述第二通信端口42对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；此处，系统可定时调该模块44根据所述外部变量访问频率参数去访问外部变量区，该定时的周期一般以各外部变量访问周期中最小的周期为标准。

外部变量缓存模块45，用于缓存所述外部变量获取模块44所获取的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值。

画面内容更新模块46，用于从所述外部变量缓存模块45中获取所述与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据该与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值实时更新显示模块47的画面显示。

请参考图5，是本发明实施例一种工业人机界面变量访问系统的第二实施例的组成示意图；如图所示，所述外部变量获取模块44包括：

访问频率参数获取单元441，用于根据所述功能按键48所选定的当前监控画面的画面编号从所述外部变量属性存储模块中获取当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数；

访问单元442，用于根据所述访问频率参数获取单元441所获取的所述外部变量访问频率参数，由所述第二通信端口对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问；

外部变量获取单元443，用于从所述访问单元442所访问的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区获取相应的外部变量值；

写入单元444，用于将所述外部变量获取单元所获取的外部变量值写入所述外部变量缓存模块。

下面对本发明工业人机界面外部变量属性表的一具体实施例进行详细说明：

请参见图6，是本发明实施例的工业人机界面外部变量属性表。如图所示，画面编号“1”对应三个PLC变量地址分别为：字节J1、字节K1、字节J2，各变量地址对应的相应的访问频率分别为1次/1秒、16次/1秒、8次/1秒。

首先，通过功能按键48来选定当前监控画面，并显示该当前监控画面，如当前监控画面的画面编号为“1”。当选定当前监控画面之后，从外部变量属性表中获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，此处，可获取画面编号“1”对应的三个PLC变量地址，分别为：字节J1、字节K1、字节J2，各变量地址对应的相应的访问频率分别为1次/1秒、16次/1秒、8次/1秒。根据该不同的外部变量访问频率，分别由现场总线接口或工业以太网接口对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取并缓存相应的外部变量值，如压力值、温度值等；然后，根据该与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值实时更新画面显示。

本发明实施例提供的技术方案，选定当前画面，根据与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值，再根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示，减少了外部变量访问数量，提高了外部变量访问效率，节省工业现场总线资源，提高了通信效率。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1、一种工业人机界面变量访问方法，其特征在于，包括：

选定当前监控画面，并显示该当前监控画面；

获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，根据该外部变量访问频率参数对与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；

缓存与所述当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值；

获取所述缓存的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据所述外部变量值实时更新所述监控画面的画面显示。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述选定当前监控画面，并显示该当前监控画面的步骤之前还包括：

对监控画面的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数进行设置。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数的步骤为：

根据所述选定的当前监控画面的画面编号获取当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数。

4、如权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述监控画面的各个画面对象可分别对应不同的外部变量访问频率参数。

5、一种工业人机界面变量访问系统，包括：

第一通信端口，用于从运行组态工具的设备中获取用户组态的画面；

第二通信端口，用于通过现场总线实现与多个工业控制器和/或工业设备进行通信；

显示模块，用于运行并显示通过所述第一通信端口下载的组态画面，所述画面用于对与所述第二通信端口进行通信的所述多个工业控制器和/或工业设备进行实时显示监控；

外部变量属性存储模块，用于存储预先设定的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数；

功能按键，用于选定当前监控画面，并触发所述显示模块显示该当前监控画面；

外部变量获取模块，用于从所述外部变量属性存储模块中获取与所述功能按键选定的当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数，并根据该外部变量访问频率参数，由所述第二通信端口对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问，获取相应的外部变量值；

外部变量缓存模块，用于缓存所述外部变量获取模块所获取的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值；

画面内容更新模块，用于从所述外部变量缓存模块中获取所述与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值，并根据该与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量值实时更新所述显示模块的画面显示。

6、如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述外部变量获取模块包括：

访问频率参数获取单元，用于根据所述功能按键所选定的当前监控画面的画面编号从所述外部变量属性存储模块中获取当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量访问频率参数；

访问单元，用于根据所述访问频率参数获取单元所获取的所述外部变量访问频率参数，由所述第二通信端口对与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区进行访问；

外部变量获取单元，用于从所述访问单元所访问的与当前监控画面的各个画面对象对应的外部变量区获取相应的外部变量值；

写入单元，用于将所述外部变量获取单元所获取的外部变量值写入所述外部变量缓存模块。

7、如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述工业控制器和/或工业设备为可编程逻辑控制器、变频器、直流调速器、伺服控制器、智能现场仪器、智能现场仪表。

8、如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述运行组态工具的设备通过所述第一通信端口对所述外部变量属性模块中的对应各个画面对象的外部变量访问频率参数进行设置。

9、如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述监控画面的各个画面对象可分别对应不同的外部变量访问频率参数。

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