CN102147608A - 监控系统中上位设备与plc的通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种监控系统中上位设备与PLC的通信系统，上位设备将其所管理的PLC设备划分为全局级、设备组级和设备级进行管理，在PLC设备数量众多或者单个PLC设备数据规模巨大的情况下保证通信的高效；上位设备与PLC设备之间通过CIP协议通信，通信程序不依赖于第三方软件和操作系统平台，通过底层网络通信模块的选用和二次开发，不依赖于特定的现场总线标准。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化技术，特别涉及一种监控系统中上位设备与PLC的通信系统。
背景技术
在工业自动化中，通常采用监控系统对工业过程进行监测控制，监控系统包括上位设备及多个各工作站，工作站中通常以PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)为控制设备，上位设备通过读写各工作站中的PLC的数据及发送控制指令，对各工作站运行状况进行监控。
现有的监控系统工作站中经常使用的PLC，例如AB PLC(ALLENBRADLEY PLC)，其功能强大、配置灵活，可以提供广泛的通信配置和内存选项，并支持CIP协议。但在实际应用中，上位设备需要通过厂家提供的RSLinx软件和OPC(OLE for Proecss Control)协议与AB PLC设备进行通信，目前RSLinx软件和OPC协议只支持Windows操作系统，同时，RSLinx软件目前不支持设备的分级分组管理，当单个上位设备需要管理大量AB PLC设备，或者对一AB PLC设备读写的数据规模较大时，通信效率不高。
CIP(Common Industrial Protocol，通用工业协议)是由ODVA(OpenDeviceNet Vendor Association)和CI(ControlNet International Ltd.)两个国际组织共同推出和管理的一种工业控制协议。对照国际标准化组织ISO/OSI七层网络协议模型，CIP协议属于应用层协议，它可以与不同的下层协议结合构成不同的工业网络。目前DeviceNet、ControlNet、EtherNet/IP以及最新的CompoNet等四个网络均采用CIP协议作为应用层协议，通过定义各具特色的下层协议形成不同的网络。DeviceNet网络采用CAN协议作为物理层和数据链路层协议；EtherNet/IP网络采用标准的以太网协议作为物理层和数据链路层协议，采用TCP/IP协议作为传输层和网络层协议。CIP协议可以看作是独立的应用层协议，它独立于下层网络，是一种可扩展的结构，以后随着应用的需要，还可以与其它下层协议结合形成新的网络，而这些采用CIP协议作为应用层协议的各网络构成一个CIP协议网络族。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种监控系统中上位设备与PLC的通信系统，上位设备能管理大量的PLC设备，并同时保证通信和控制的高效率。
为解决上述技术问题，本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，监控系统中上位设备与PLC的通信系统，包括上位设备、多个PLC设备；所述PLC设备联通网络，各PLC设备具有不同的识别码及网络通信地址码，各PLC设备的不同数据存储区段具有不同的存储区段码；其特征在于，
所述上位设备包括PLC设备配置模块、PLC设备控制及数据存取指令通信模块、网络通信模块；
所述网络通信模块联通网络；
所述PLC设备配置模块，存储有PLC设备的分组信息，PLC设备的分组信息包括全局级、设备组级和设备级；每一个设备级包括一PLC设备识别码、一存储区段码、一网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的设备级具有相同的网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的各设备级具有不同的存储区段码；一个设备组级包含一个或多个设备级，一个设备组级包含的多个设备级具有不同的PLC设备识别码，一个设备组级包含的设备级共享指令流程处理优先级队列；全局级包含全部设备组级；
所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，根据接收到的PLC设备控制或数据存取指令以及设备组级指令流程处理优先级队列，及所述PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息，确定指令发送的网络通信地址码，并根据所述确定的指令发送的网络通信地址码将指令发送到相应的PLC设备；如果所述接收到的指令是对全局级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向全局级下的各设备组级的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对一设备组级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，通过网络通信模块向该设备组级下的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对不同设备组级中的设备级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向不同设备组级下的各设备级对应的网络通信地址码发送指令。
所述PLC设备通过CIP协议联通网络，所述网络通信模块通过CIP协议联通网络。
所述一设备组级内的多个设备级，还可以进行设备级分组，同一设备级分组内的设备级共享指令流程处理优先级队列；所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，根据接收到的PLC设备控制或数据存取指令以及设备组级指令流程处理优先级队列、设备级分组指令流程处理优先级队列，及所述PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息，确定指令发送的网络通信地址码，并根据所述确定的指令发送的网络通信地址码将指令发送到相应的PLC设备。
本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，由于一个设备组级包含一个或多个设备级，对应于同一个真实的PLC设备的设备级包含于不同的设备组级中，一个设备组级共享指令流程处理优先级队列，所以能够通过一个指令控制一个设备组级中多个设备级对应的多个PLC设备，保证单个上位设备与大量PLC设备之间高效的通信与控制；同时由于使用多个设备级对应于同一个PLC设备的不同部分的数据存储区段，对应于同一个PLC设备的设备级包含于不同的设备组级中，一个设备组级共享指令流程处理优先级队列，从而可以对同一个PLC设备的多个存储区段进行并行数据读写，这样当一PLC设备数据规模巨大时，上位设备同该单个PLC设备之间仍能高效的通信与控制，提高了通信效率，能满足工业自动化监控过程中上位设备对于PLC设备的管理、控制和读取数据的要求。
本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，PLC设备可以通过CIP协议联通网络，上位设备的网络通信模块可以通过CIP协议联通网络，上位设备与各PLC设备之间通过CIP协议建立通信连接，定时或根据监控系统的命令下发读写数据指令及控制指令，并处理PLC设备的反馈消息。由于CIP协议与操作系统平台无关，确保通信程序能够进行跨操作系统平台使用；同时CIP协议具有传输介质独立性，设备级在不同的网络通信模块之上，通过采用通用的底层网络操作接口来完成上位设备与PLC设备之间的报文交换，确保通信程序能够在不同的现场总线标准中使用，避免了以往监控系统上位设备需要集成第三方软件且只能采用Windows操作系统的局限性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统示意图；
图2是本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统一实施方式的PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息示意图；
图3是本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统上位设备与AB PLC设备通信流程图。
具体实施方式
本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统一实施方式如图1所示，包括上位设备、多个PLC设备；
所述PLC设备通过CIP协议联通网络，例如所述PLC设备为AB PLC，各PLC设备具有不同的识别码及网络通信地址码，各PLC设备的不同数据存储区段具有不同的存储区段码；
所述上位设备包括PLC设备配置模块、PLC设备控制及数据存取指令通信模块、网络通信模块；所述网络通信模块通过CIP协议联通网络；所述PLC设备配置模块，存储有PLC设备的分组信息，PLC设备的分组信息如图2所示，包括全局级、设备组级和设备级；每一个设备级对应于通信系统中一个真实的PLC设备，包括一PLC设备识别码、一存储区段码、一网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的设备级具有相同的网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的各设备级具有不同的存储区段码；一个设备组级包含一个或多个设备级，一个设备组级包含的多个设备级具有不同的PLC设备识别码，一个设备组级包含的设备级共享指令流程处理(发送、接收和解析)优先级队列，当需要时可以再将一设备组级内的多个设备级进行设备级分组，同一设备级分组内的设备级共享指令流程处理优先级队列；全局级包含全部设备组级；所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，根据接收到的PLC设备控制或数据存取指令以及设备组级指令流程处理优先级队列、设备级分组指令流程处理优先级队列，及所述PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息，确定指令发送的网络通信地址码，并根据所述确定的指令发送的网络通信地址码将指令发送到相应的PLC设备，如果所述接收到的指令是对全局级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列、设备级分组指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向全局级下的各设备组级的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对一设备组级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备级分组指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向该设备组级下的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对不同设备组级中的设备级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列、设备级分组指令流程处理优先级队列，通过CIP网络通信模块向不同设备组级下的各设备级对应的网络通信地址码发送指令。
本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，上位设备与PLC设备通信流程图如图3所示，通过在PLC设备配置模块载入初始配置，上位设备将需要管理的PLC设备分为三级：全局级、设备组级和设备级；每一个设备级对应于一个真实的PLC设备，不同的设备级包含一PLC设备中的全部或部分数据存储区段，当PLC设备中的数据规模巨大时，可以使用多个设备级对应于同一个PLC设备的不同部分的数据存储区段；一个设备组级包含一个或多个设备级，对应于同一个真实的PLC设备的设备级包含于不同的设备组级中，一个设备组级共享指令流程处理(发送、接收和解析)优先级队列，当需要时可以再将一设备组级中的设备级分组，针对某一个或某几个指令流程处理设定优先级队列，或者针对不同类型的控制指令设定优先级队列；一个全局级包含多个设备组级，共享一块内存缓冲区用于发送和接收数据。
由于一个设备组级包含一个或多个设备级，对应于同一个真实的PLC设备的设备级包含于不同的设备组级中，一个设备组级共享指令流程处理优先级队列，所以能够通过一个指令控制一个设备组级中多个设备级对应的多个PLC设备，保证单个上位设备与大量PLC设备之间高效的通信与控制；同时由于使用多个设备级对应于同一个PLC设备的不同部分的数据存储区段，对应于同一个PLC设备的设备级包含于不同的设备组级中，一个设备组级共享指令流程处理优先级队列，从而可以对同一个PLC设备的多个存储区段进行并行数据读写，这样当一PLC设备数据规模巨大时，上位设备同该单个PLC设备之间仍能高效的通信与控制，提高了通信效率，能满足工业自动化监控过程中上位设备对于PLC设备的管理、控制和读取数据的要求。
本发明的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，PLC设备可以通过CIP协议联通网络，上位设备的网络通信模块可以通过CIP协议联通网络，上位设备与各PLC设备之间通过CIP协议建立通信连接，定时或根据监控系统的命令下发读写数据指令及控制指令，并处理PLC设备的反馈消息。由于CIP协议与操作系统平台无关，确保通信程序能够进行跨操作系统平台使用；同时CIP协议具有传输介质独立性，设备级在不同的网络通信模块之上，通过采用通用的底层网络操作接口来完成上位设备与PLC设备之间的报文交换，确保通信程序能够在不同的现场总线标准中使用，避免了以往监控系统上位设备需要集成第三方软件且只能采用Windows操作系统的局限性。
Claims (3)
1.一种监控系统中上位设备与PLC的通信系统，包括上位设备、多个PLC设备；所述PLC设备联通网络，各PLC设备具有不同的识别码及网络通信地址码，各PLC设备的不同数据存储区段具有不同的存储区段码；其特征在于，
所述上位设备包括PLC设备配置模块、PLC设备控制及数据存取指令通信模块、网络通信模块；
所述网络通信模块联通网络；
所述PLC设备配置模块，存储有PLC设备的分组信息，PLC设备的分组信息包括全局级、设备组级和设备级；每一个设备级包括一PLC设备识别码、一存储区段码、一网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的设备级具有相同的网络通信地址码，具有相同PLC设备识别码的各设备级具有不同的存储区段码；一个设备组级包含一个或多个设备级，一个设备组级包含的多个设备级具有不同的PLC设备识别码，一个设备组级包含的设备级共享指令流程处理优先级队列；全局级包含全部设备组级；
所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，根据接收到的PLC设备控制或数据存取指令以及设备组级指令流程处理优先级队列，及所述PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息，确定指令发送的网络通信地址码，并根据所述确定的指令发送的网络通信地址码将指令发送到相应的PLC设备；如果所述接收到的指令是对全局级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向全局级下的各设备组级的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对一设备组级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，通过网络通信模块向该设备组级下的所有设备级对应的网络通信地址码发送指令，如果所述接收到的指令是对不同设备组级中的设备级的PLC设备控制或数据存取指令，则所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，依照接收到的设备组级指令流程处理优先级队列，通过网络通信模块向不同设备组级下的各设备级对应的网络通信地址码发送指令。
2.根据权利要求1所述的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，其特征在于，所述PLC设备通过CIP协议联通网络，所述网络通信模块通过CIP协议联通网络。
3.根据权利要求1所述的监控系统中上位设备与PLC的通信系统，其特征在于，所述一设备组级内的多个设备级，还进行设备级分组，同一设备级分组内的设备级共享指令流程处理优先级队列；所述PLC设备控制及数据存取指令通信模块，根据接收到的PLC设备控制或数据存取指令以及设备组级指令流程处理优先级队列、设备级分组指令流程处理优先级队列，及所述PLC设备配置模块中的PLC设备的分组信息，确定指令发送的网络通信地址码，并根据所述确定的指令发送的网络通信地址码将指令发送到相应的PLC设备。
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| CN109637529A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-04-16 | 平安科技（深圳）有限公司 | 基于语音的功能定位方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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