CN101634833B - 现场设备io参数的开放式配置方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场设备IO参数的开放式配置系统及方法，系统包括：输入/输出驱动层接口，提供统一的接口供输入/输出接口服务器使用；输入/输出接口服务器，根据配置文件将现场设备的输入/输出接口数据以通用形式或其它自定义形式发布，与其它软件做接口交互；高层软件层，通过访问通用接口或其它自定义接口得到相应现场设备的IO数据；方法包括：根据对现场设备的引用情况建立配置文件；将上述配置文件导入到输入/输出接口服务器中；输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表；输入/输出接口服务器根据映射表中的映射关系与高层软件层进行数据交互。本发明具有同时引用现场设备兼容性良好、方便二次开发人员操作等特点。

Description

现场设备IO参数的开放式配置方法及系统

技术领域

本发明涉及一种工业现场设备所使用的控制软件IO参数的存储与配置技术，具体地说是一种现场设备IO参数的开放式配置方法。

背景技术

在现代化的工业加工工厂里，设备要求的自动化程度高，很多执行机构均由电子控制方式操作。这些电子控制方式使用标准计算机接口或现场总线以IO方式展现在控制系统层。开发控制系统时，要对现场设备的各种类型IO模块及多种类型变量的配置，才可以被控制系统使用。常规控制系统中所采用的配置信息保存方式多为自定义的存储方式，有些是使用二进制格式文件存储。对于有多个子系统的情况则不同子系统的IO配置方式不同，对整个控制系统的整合产生比较大的困难。

在控制系统升级后，对于旧版本的配置文件相关的代码仍需要一定的维护操作。并且由于配置文件的不开放性，在一个车间内如果引用多个现场设备，每个设备的子控制系统如果采用不同的控制软件的话，设备调试与维护人员很难在很短时间内掌握每种设备的IO配置方式。而对于二次开发的系统难度则更高。

发明内容

针对现有技术中同时引用多个现场设备对IO配置文件兼容性不良，设备调试与维护极为不便的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种现场设备IO参数的开放式配置系统及方法，以使软件在版本变化后降低配置文件版本兼容性维护成本，并以开放的方式提供给其它系统来使用配置文件，可以在此基础上进行二次开发。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种现场设备IO参数的开放式配置系统包括：

输入/输出驱动层接口，为转换所使用的现场设备功能提供统一的接口供输入/输出接口服务器使用；

输入/输出接口服务器，作为输入/输出驱动层与高层软件层之间的中间部件，根据配置文件将现场设备的输入/输出接口数据以通用形式或其它自定义形式发布，与其它软件做接口交互；

高层软件层，通过访问通用接口或其它自定义接口得到相应现场设备的IO数据。

所述输入/输出驱动层接口包括驱动层中间接口及标准计算机系统接口，其中标准计算机系统接口与现场设备进行数据通讯，再通过中间接口的转换与输入输出接口服务器进行数据交互。

所述输入/输出接口服务器包括服务器中间接口、IO管理器以及接口转换器，其中服务中间接口与输入/输出驱动层接口中驱动层中间接口进行数据交互，经IO管理器根据配置文件对现场设备的IO点进行逻辑分类处理后由接口转换器发送至高层软件层。

所述以通用形式发布包括OPC接口形式和/或CORBA接口形式。

本发明一种现场设备IO参数的开放式配置方法包括以下步骤：

根据对现场设备的引用情况建立配置文件；

将上述配置文件导入到输入/输出接口服务器中；

输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表；

输入/输出接口服务器根据映射表中的映射关系与高层软件层进行数据交互。

其中使用IoCfg数据项配置工具建立配置文件，包括以下步骤：

根据现场设备的运行情况建立IO表；

根据IO表采用IoCfg数据项配置工具，以可扩展标记语言文件格式将现场设备的IO配置信息存储到输入/输出接口服务器指定的存储区域形成配置文件。

所述可扩展标记语言文件格式包括对所使用的驱动节点及IO变量节点的定义，对驱动节点的定义包括要使用的驱动程序、驱动程序配置参数以及所属的现场设备；对IO变量节点的定义包括变量名，变量读写属性，变量数据类型，变量接口类型，变量初始值，所属现场设备名以及变量的备注信息。

所述输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表包括以下步骤：

判断配置文件版本与输入/输出接口服务器软件版本是否匹配；如果匹配则按当前读取方式读取配置文件。

如果不匹配则按兼容模式读取配置文件；判断配置文件版本是否高于输入/输出接口服务器软件版本，如高于输入/输出接口服务器软件版本，则当前服务器读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性。

如果低于输入/输出接口服务器软件版本且没有关键IO变量属性则提示升级；如关键IO变量属性存在，则读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.同时引用现场设备兼容性良好。本发明配置文件以定义好的格式作为节点的标识，在用不同层次的节点来描述一个IO点的配置，输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表，再根据映射表中的映射关系与高层软件层进行数据交互，不影响对不同现场设备的软件新旧版本的兼容性。

2.方便二次开发人员操作。对于在本发明基础上进行二次开发人开发人员，由于配置文件是为文本格式，即人工可以读取，配置文件信息很容易辨认，二次开发人员可在阅读文件格式定义说明后开发相应功能以满足对现场设备IO配置文件的相应操作，如开发更具美观的IO点配置界面控件等。

附图说明

图1为本发明现场设备IO参数的开放式配置系统结构框图；

图2为本发明系统中输入/输出接口服务器结构框图；

图3为本发明系统中输入/输出驱动层接口结构框图；

图4为本发明方法程序流程图；

图5为本发明方法中输入/输出接口服务器的程序流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明系统包括以下部分：输入/输出驱动层接口，为转换所使用的现场设备功能提供统一的接口供输入/输出接口服务器使用；输入/输出接口服务器，作为输入/输出驱动层与高层软件层之间的中间部件，根据配置文件将现场设备的输入/输出接口数据以通用形式或其它自定义形式发布，与其它软件做接口交互；高层软件层，通过访问通用接口或其它自定义接口得到相应现场设备的IO数据。本实施例以半导体行业所使用的半导体集束设备为例，其现场设备包括冷盘，热盘，均胶机，别通过冷盘，热盘，均胶机的输入/输出驱动层接口接至输入/输出接口服务器；配置文件以可扩展标记语言形式(XML)编写。

如图3所示，输入/输出驱动层接口包括驱动层中间接口及标准计算机系统接口，其中标准计算机系统接口与现场设备进行数据通讯，再通过中间接口的转换与输入输出接口服务器进行数据交互。

如图2所示，输入/输出接口服务器包括服务器中间接口、IO管理器以及接口转换器，其中服务器中间接口与输入/输出驱动层接口中驱动层中间接口进行数据交互，经IO管理器根据配置文件对现场设备的IO点进行逻辑分类处理后由接口转换器发送至高层软件层。

所述以通用形式发布包括OPC接口形式和/或CORBA接口形式，还可采用自定义形式，本实施例采用OPC接口形式进行数据的发布。

所述高层软件层可以为人机界面(HMI)，也可为企业生产管理系统或其它第三方软件系统。

如图4所示，本发明方法包括以下步骤：

根据对现场设备的引用情况建使用IoCfg数据项配置工具立配置文件；

本步骤中使用IoCfg建立的IO项名称是单元名后接IO名，这样是有助于IO变量的可读性。也可以不使用IoCfg来生成配置文件，那样工作量会烦琐一些；

将上述配置文件导入到输入/输出接口服务器中；

输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表；

本步骤中发布接口的IO变量名称是经分类处理后的，并在命名上都加了单元名称。而实际的IO变量可能只是计算机的某个串口。映射表则是作为逻辑IO变量与实际IO变量的关系存储，这个关系是存在于配置文件中的。编写配置文件的过程就是建立逻辑IO与实际IO关系的过程；

输入/输出接口服务器根据映射表中的映射关系与高层软件层进行数据交互。

所述配置文件的建立包括以下步骤。

根据现场设备的运行情况建立IO表；

根据IO表采用采用IoCfg数据项配置工具建立配置文件，以可扩展标记语言(XML)文件格式将现场设备的IO配置信息存储到输入/输出接口服务器指定的存储区域形成配置文件。

所述可扩展标记语言文件格式包括对所使用的驱动节点及IO变量节点的定义，对驱动节点的定义包括要使用的驱动程序、驱动程序配置参数以及所属的现场设备；对IO变量节点的定义包括变量名，变量读写属性，变量数据类型，变量接口类型，变量初始值，所属现场设备名以及变量的备注信息；

如图5所示，所述输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表包括以下步骤：

判断配置文件版本与输入/输出接口服务器软件版本是否匹配；如果匹配则按当前读取方式读取配置文件；

如果不匹配则按兼容模式读取配置文件；判断配置文件版本是否高于输入/输出接口服务器软件版本，如高于输入/输出接口服务器软件版本，则当前服务器读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性，如新增加的属性或改变名称的属性；

如果低于输入/输出接口服务器软件版本且没有关键IO变量属性则提示升级；如关键IO变量属性存在，则读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性。

本实施例中对配置文件定义如下：

配置文件为XML格式，根节点为IOTAGS；

子节点说明：

summary：文件描述；OPCSERVER：OPC服务器信息；DRVDLL：驱动DLL信息；TAG：I/O变量信息。

根据数据访问方式的不同，I/O变量可分为三个类型：OPC、DLL、SYS。

TAG节点的drvtype属性指明了该变量的类别；SYS类型的数据为I/O服务器内部变量，不对应实际的I/O物理数据；OPC类型I/O变量的“OPCINFO”子节点中描述了该变量的OPC属性，通过svr属性指明其所属的OPC服务器ID；DLL类型I/O变量与OPC类型变量类似，通过“PARAMINFO”子节点描述相关的DLL信息，通过DLL属性指明其所属的驱动DLL的ID；DLL类型I/O变量设有4个属性ID来映射驱动层接口。

参数数据类型定义如下：

类型	标志	对应的VARIANT类型
			浮点	double	VT_R8
布尔	BOOL	VT_BOOL
			整型	integer	VT_I4
字符串	string	VT_BSTR

节点层次结构如下：

IOTAGS为根节点；其子节点为DRVDLL与TAG，其中DRVDLL节点是驱动信息描述，对应的配置信息为驱动程序与硬件的配置信息，DRVDLL节点属性为：

UNITINSTANCE，驱动程序的名称；DESC，驱动程序的简要说明；DLLFILE，驱动程序的实际文件名，系统以这个名字进行驱动程序的加载操作；Id，驱动程序的标识ID，在配置IO参数时，以驱动ID进行IO的归属设定。

DRVDLL的子节点为ATTACH PARAM与DETACH PARAM，二者属性相同，具体如下：

Name，设备名称；Filename，文件名称，有些驱动程序要加载一些其它的初始化文件，在此设定；Id0～Id10，驱动程序的参数列表，由驱动开发商来定义各个参数的意义。

TAG节点，是对一个具体的IO变量进行描述，其属性为：

ADDTOOPC，设定OPC发布发方式，如NO为不发布为OPC接口，反之设为YES；PRCUNIT，加工单元的设定，用来设定此IO变量是属于哪个单元模块中；DATATYPE，数据类型，说明此IO变量的数据类型；DESC，对该IO变量的描述信息，起到备注的作用；READONLY，只读设定，设为YES则变量不可写入，NO则可写入变量；Id，文件内部的IO变量标识号；Name，变量命名，此名字也是单元模块开发人员所使用IO变量名。在开发过程中单元模块开发人员，要与设备的IO通道设计者协商一至，使用统一的IO变量名，可以达到很好的分工协作效果；Drvtype，IO变量类型，为DLL、SYS及OPC三种类型之一。每个实际的IO设备都会有一个DLL驱动文件，DLL类型IO变量是与实际IO通道相对应的。SYS类型IO变量是以内存的方式模拟出一个IO变量，可以当作实际IO变量使用，起到设备状态标志作用，是多模块协同运行所必须的。OPC类型IO变量可以与其它OPC服务器的OPC变量关联，这样可以扩展已用的IO设备接口模式，作为本发明系统对其它只提供OPC接口的IO设备的一个接口转换器，达到本发明系统内的IO变量统一设置与管理；DEFAULTVALUE，SYS型IO变量的初始值；SAVECHANGE，SYS型IO变量的写入保存设定，其中YES为保存写入值，NO为不保存，在下次系统上电启动后，此IO变量为已保存的值，如设为不保存则为初始值。

TAG节点具有子节点PARAMINFO，其属性如下：

DLL，DLL驱动的内总标识ID，用以设定此变量的所属驱动程序。

Id1～Id4，四个ID值作为驱动的传入参数，其值的具体定义由驱动程序开发商定义。

在本实施例中，本发明使用可扩展标记语言以文本文件方式存储半导体设备IO参数的配置信息，文件以节点描述相关IO信息及IO配置信息，以节点树的关系来管理与维护IO参数的配置信息，如图1所示，冷盘驱动(CP Drvier)等是输入/输出驱动层接口，是包装特定半导体现场设备功能提供一个统一的接口供输入/输出接口服务器(IOServer)使用；CP设备上的IO信号由特定的IO设备驱动取得后经包装转换成输入/输出接口服务器(IoServer)可用的驱动接口。输入/输出接口服务器(IOServer)依XML中配置的信息项目，将该IO信号以OPC接口方式发布，如发布的一个OPC接口名为CP_IOs。HMI软件等高层软件层通过访问CP_IOs接口来得到对应的IO数据。

当上层HMI软件要对IO接口进行写入操作时，首先对OPC接口进行写入操作。输入/输出接口服务器(IOServer)处理这个写入操作，再根据XML配置把写入信息发送到对应的输入/输出驱动层接口，输入/输出驱动层接口把写入的信息发送给指定IO现场设备驱动，之后写入信息会在真实的IO现场设备上做出响应。

XML(eXtensible Markup Language)即可扩展标记语言，它与HTML一样，都是处于SGML，标准通用语言。Xml是Internet环境中跨平台的，依赖于内容的技术，是当前处理结构化文档信息的有力工具。扩展标记语言XML是一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用方便的方式建立，虽然XML占用的空间比二进制数据要占用更多的空间，但XML极其简单易于掌握和使用。

OPC是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。采用这项标准后，硬件开发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统一的OPC接口程序，而软件开发者可免除开发驱动程序的工作，充分发挥自己的特长，把更多的精力投入到其核心产品的开发上。这样不但可避免开发的重复性，也提高了系统的开放性和可互操作性。

Claims (8)

1.一种现场设备IO参数的开放式配置系统，其特征在于包括：

输入/输出驱动层接口，为转换所使用的现场设备功能提供统一的接口供输入/输出接口服务器使用；

输入/输出接口服务器，作为输入/输出驱动层与高层软件层之间的中间部件，根据配置文件将现场设备的输入/输出接口数据以通用形式发布；

高层软件层，通过访问OPC接口和/或CORBA接口得到相应现场设备的IO数据；

所述输入/输出接口服务器包括服务器中间接口、IO管理器以及接口转换器，其中服务器中间接口与输入/输出驱动层接口中驱动层中间接口进行数据交互，经IO管理器根据配置文件对现场设备的IO点进行逻辑分类处理后由接口转换器发送至高层软件层；

所述以通用形式发布包括OPC接口形式和/或CORBA接口形式。

2.按权利要求1所述的现场设备IO参数的开放式配置系统，其特征在于：所述输入/输出驱动层接口包括驱动层中间接口及标准计算机系统接口，其中标准计算机系统接口与现场设备进行数据通讯，再通过驱动层中间接口的转换与输入/输出接口服务器进行数据交互。

3.一种现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于包括以下步骤：

根据对现场设备的引用情况建立配置文件；

将上述配置文件导入到输入/输出接口服务器中；

输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表；

输入/输出接口服务器根据映射表中的映射关系与高层软件层进行数据交互。

4.按权利要求3所述的现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于：使用IoCfg数据项配置工具建立配置文件，包括以下步骤：

根据现场设备的运行情况建立IO表；

根据IO表采用IoCfg数据项配置工具，以可扩展标记语言文件格式将现场设备的IO配置信息存储到输入/输出接口服务器指定的存储区域形成配置文件。

5.按权利要求4所述的现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于：所述可扩展标记语言文件格式包括对所使用的驱动节点及IO变量节点的定义，对驱动节点的定义包括要使用的驱动程序、驱动程序配置参数以及所属的现场设备；对IO变量节点的定义包括变量名，变量读写属性，变量数据类型，变量接口类型，变量初始值，所属现场设备名以及变量的备注信息。

6.按权利要求4所述的现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于：所述输入/输出接口服务器根据读入的配置文件内容建立现场设备IO参数与其发布接口的映射表包括以下步骤：

判断配置文件版本与输入/输出接口服务器软件版本是否匹配；如果匹配则按当前读取方式读取配置文件。

7.按权利要求6所述的现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于：如果不匹配则按兼容模式读取配置文件；判断配置文件版本是否高于输入/输出接口服务器软件版本，如高于输入/输出接口服务器软件版本，则当前服务器读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性。

8.按权利要求7所述的现场设备IO参数的开放式配置方法，其特征在于：如果低于输入/输出接口服务器软件版本且没有关键IO变量属性则提示升级；如关键IO变量属性存在，则读取可解析的IO变量属性并忽略其它不可解析的IO变量属性。

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