CN103217956B

CN103217956B - 工业控制系统及其控制方法和控制装置

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Publication number: CN103217956B
Application number: CN201310099784.3A
Authority: CN
Inventors: 熊俊; 吴丹; 盛四华
Original assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Current assignee: Sany Heavy Industry Co Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: CN103217956A

Abstract

本发明公开了一种工业控制系统及其控制方法和控制装置。公开的工业控制系统的控制方法包括：数据帧组帧过程和数据帧解析过程；数据帧组帧过程包括：根据外部设备变量名获取CAN ID、数据位及数据长度；根据外部设备变量值和CAN ID、数据位及数据长度组建数据帧；所述数据帧解析过程包括：根据数据帧的CAN ID获取数据位及数据长度；根据获取的数据位及数据长度获得该数据帧的外部设备变量值。利用该控制方法，通过更新或增加外部设备变量信息组和CAN数据信息组的信息，可以保证控制装置和外部设备之间的通信，实现数据帧的组建和解析，可以在提高或保持控制装置通用性的同时，简化工业控制系统的组建过程，提高工业控制系统的稳定性和可靠性。

Description

工业控制系统及其控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及控制技术，特别涉及一种工业控制系统的控制方法。还涉及一种工业控制系统的控制装置。在工业控制系统的控制装置的基础上，还涉及一种包括该控制装置的工业控制系统。

背景技术

一般来讲，工业控制系统可以包括控制装置和应用执行机构。应用执行机构包括多个适当的外部设备，以实现对具体功能和控制和监控。

一般来讲，要使应用执行机构顺利地执行预定功能，控制装置要具有与应用执行机构的各外部设备相对应的装置，以实现控制装置与应用执行机构外部设备之间的通讯。当外部设备变动时，就必须修改控制装置，以保证控制装置与外部设备之间的通讯。随着种类繁多的外部设备（包括控制设备和过程监控设备）在工业领域的应用，控制装置也越来越复杂。

为了保证控制装置与外部设备之间的通讯，当前的一种控制装置通常集成多个与相应外部设备相匹配的设备控制器，通过设备控制器与相对应的外部设备进行通讯。在外部设备更换或变化时，控制装置也要更换相应的设备控制器，并需要根据外部设备在工业控制系统中的地址调整控制装置的相关设置。这就导致这种控制装置的通用性较低，大大限制了控制装置的扩展与应用。

另外一种控制装置通过一个数据转换装置与外部设备保持通讯。由于数据转换装置与外部设备保持匹配；在外部设备变化时，可以根据外部设备的变化，适当设置、调整或更换数据转换装置，并需要根据外部设备在工业控制系统中的地址调整控制装置的相关设置，以保证控制装置与外部设备之间的通讯。这不仅使得工业控制系统的组建过程比较复杂，也非常容易导致控制装置出错，使得工业控制系统的可靠性降低，影响工业控制系统的稳定性和可靠性。

如何在提高或保持控制装置通用性的同时，简化工业控制系统的组建过程，提高工业控制系统的稳定性和可靠性是当前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种工业控制系统的控制方法，利用该控制方法可以在提高或保持控制装置通用性的同时，简化工业控制系统的组建过程，提高工业控制系统的稳定性和可靠性。

本发明还提供一种包括上述控制装置的工业控制系统，以简化控制装置的组态操作，提高工业控制系统的稳定性和可靠性。同时还提供一种工业控制系统的控制方法，为简化控制装置的组态操作、提高工业控制系统的可靠性提供前提。

本发明提供的工业控制系统的控制方法包括：数据帧组建过程和数据帧解析过程：

所述工业控制系统预置多个外部设备变量信息组和多个CAN数据信息组；所述外部设备变量信息组包括对应设置的外部设备变量名和外部设备变量值；所述CAN数据信息组包括对应设置的CAN ID、数据位及数据长度；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；

所述数据帧组建过程包括：

步骤S110，获取外部设备变量名和与该外部设备变量名相对应的外部设备变量值；

步骤S120，根据外部设备变量名及所述第一映射关系确定CAN数据信息组，进而根据该CAN数据信息组获取CAN ID、数据位及数据长度；

步骤S130，根据步骤S110获取的外部设备变量值和步骤S120获取的CANID、数据位及数据长度组建数据帧；

所述数据帧解析过程包括：

步骤S210，解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID；

步骤S220，根据数据帧的CAN ID和预置的多个所述CAN数据信息组确定为解析基准CAN数据信息组；

步骤S230，根据所述解析基准CAN数据信息组获取数据位及数据长度；

步骤S240，根据获取的数据位及数据长度对接收到的数据帧解析，获得该数据帧的外部设备变量值；

步骤S250，根据所述第一映射关系、步骤S220确定的所述解析基准CAN数据信息组确定需要更新的外部设备变量名和外部设备变量值，并根据步骤S240获取的外部设备变量值对该需要更新的外部设备变量值进行更新。

可选的，所述外部设备变量信息组还包括项目变量名，所述项目变量名与外部设备变量名相对应；

在步骤S110中，获取外部设备变量名具体为，根据项目变量名和预置的外部设备变量信息组获取外部设备变量名；

在步骤S250之后还包括：

步骤S260，根据步骤S250确定需要更新的外部设备变量名和预置的外部设备变量信息组确定项目变量名。

可选的，在步骤S120之后还包括：

步骤S121，判断步骤S120获取的CAN ID是否与前一周期组建的数据帧的CAN ID相同；如果是，则进入步骤S140；如果否，则进入步骤S130;

步骤S140，根据步骤S120获取的数据位及数据长度将步骤S110获取的外部设备变量值写入前一周期组建的数据帧中。

可选的，所述工业控制系统还预置与所述CAN数据信息组对应的循环解析参数，所述循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，所述循环解析CAN数据信息组为预置的CAN数据信息组之一；

在步骤S230之后还包括：

步骤S231，根据步骤S220确定CAN数据信息组确定循环解析参数，并根据循环解析参数确定是否需要循环解析；如果是，则进入步骤S232；如果否，则进入步骤S240；

步骤S232，根据循环解析参数的指示确定循环解析CAN数据信息组，并将该循环解析CAN数据信息组作为解析基准CAN数据信息组，返回步骤S230。

可选的，所述工业控制系统预置多个中间链接参数，所述中间链接参数与外部设备变量信息组和CAN数据信息组分别一一对应，使所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；

所述循环解析参数为中间链接参数。

可选的，在步骤S130之后还包括：

判断数据帧中外部设备变量数据是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量数据的高位补充预定值，使外部设备变量具有预定的长度。

本发明提供的工业控制系统的控制装置包括存储单元、查询获取单元、组帧单元、解析单元和变量更新单元：

所述存储单元用于存储多个外部设备变量信息组和多个CAN数据信息组；所述外部设备变量信息组包括对应设置的外部设备变量名和外部设备变量值；所述CAN数据信息组包括对应设置的CAN ID、数据位及数据长度；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；

所述查询获取单元用于在所述存储单元中，根据预定的外部设备变量名确定CAN数据信息组，进而将该CAN数据信息组发送给组帧单元；还用于根据获取的CAN ID查询并确定一个CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组，并将该解析基准CAN数据信息组的数据位及数据长度发送给所述解析单元；还用于根据所述解析基准CAN数据信息组获取需要更新的外部设备变量名，并发送给所述变量更新单元；

所述组帧单元用于根据获取的外部设备变量值和获取的CAN数据信息组组建数据帧；

所述解析单元用于解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID，并将该CAN ID发送给所述查询获取单元；并用于根据获取的数据位及数据长度对接收到的数据帧解析，获得该数据帧的外部设备变量值，并将该外部设备变量值发送给所述变量更新单元；

所述变量更新单元用于根据接收的外部设备变量名和外部设备变量值，对所述存储单元中与该外部设备变量名对应的外部设备变量值进行更新。

可选的，所述存储单元中的外部设备变量信息组还包括项目变量名，所述项目变量名与所述外部设备变量名相对应；

所述查询获取单元还用于根据项目变量名获取预定的外部设备变量名。

可选的，所述组帧单元还包括判断子单元、第一组帧子单元和第二组帧子单元；

所述判断子单元用于判断获取的CAN数据信息组的CAN ID是否与所述存储单元中预定的数据帧的CAN ID相同；如果为否，则将获取的CAN数据信息组转发第一组帧子单元；如果为是，则将获取的CAN数据信息组转发第二组帧子单元；

所述第一组帧子单元根据获取的CAN数据信息组触发，并根据获取的外部设备变量值和获取的CAN数据信息组组建数据帧；

所述第二组帧子单元根据获取的CAN数据信息组触发，并根据获取的CAN数据信息组将获取的外部设备变量值写入所述存储单元中预定数据帧中。

可选的，所述存储单元还存储有与所述CAN数据信息组对应的循环解析参数，所述循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，所述循环解析CAN数据信息组为多个CAN数据信息组之一；

所述查询获取单元还用于根据解析基准CAN数据信息组确定循环解析参数，并根据循环解析参数的表征确定需要进行循环解析时，根据循环解析参数的指示，确定所述循环解析CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组。

可选的，所述存储单元包括第一存储子单元和第二存储子单元；所述第一存储子单元用于存储多个外部设备变量信息组和多个中间链接参数；所述外部设备变量信息组和所述中间链接参数一一对应；所述第二存储子单元，用于存储多个所述CAN数据信息组和多个中间链接参数；所述CAN数据信息组和所述中间链接参数一一对应；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组通过中间链接参数对应形成所述第一映射关系。

可选的，还包括判断补齐单元，该判断补齐单元用于判断所述组帧单元组建的数据帧中外部设备变量数据是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量的高位补充预定值，使外部设备变量数据具有预定的长度。

本发明提供的工业控制系统包括控制装置和多个外部设备，所述控制装置为上述任一种控制装置；所述控制装置和所述外部设备处理器之间通过控制器局域网络CAN总线相连。

利用该工业控制系统的控制方法，由于工业控制系统预置有所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；这样，在组建发送到预定外部设备的预定数据时，不需要确定外部设备的工业控制系统中的地址，也不需要指定存储装置中外部设备变量的位置，根据预定的外部设备变量名及所述第一映射关系就可以确定CAN数据信息组，进而根据该CAN数据信息组可以获取预定的CAN ID、数据位及数据长度等数据信息；进而再根据获取的数据信息和预定的外部设备变量值就可以组建预定的数据帧；可以再依据现有的方式将组建的数据帧向外发送，并能够为相应的外部设备所识别。在接收相关外部设备的数据时，不需要根据外部设备地址获得数据库的信息，也不需要指定相应外部设备在数据库中地址；根据获取的CAN ID和预置的所述CAN数据信息组可以确定解析基准CAN数据信息组；进而根据解析基准CAN数据信息组可以对数据帧进行解析，获得外部设备变量值，再根据所述解析基准CAN数据信息组确定需要更新的外部设备变量名，并根据获得外部设备变量值对数据库中与该外部设备变量名对应的外部设备变量值进行更新。基于此，在工业控制系统加入相应外部设备或者相应外部设备改变时，不需要根据外部设备在工业控制系统中的地址改变控制装置的设置，也不需要构建控制装置与外部设备之间的协议通信机制或数据转换装置。通过更新或增加外部设备变量信息组和CAN数据信息组的信息，就可以保证控制装置和外部设备之间的通信，实现数据帧的组建和解析。进而，该控制方法可以在提高或保持控制装置通用性的同时，简化工业控制系统的组建过程，提高工业控制系统的稳定性和可靠性。

在进一步的技术方案中，在数据组帧过程中，在获取CAN ID、数据位及数据长度之后，判断步骤获取的CAN ID是否与前一周期组建的数据帧的CANID相同；如果是，则将获取的外部设备的变量值写入前一周期组建的数据帧中；如果否，则组建新的数据帧。这样可以在满足控制功能的前提下，使一个数据帧包括多个外部设备变量值，提高数据组帧效率，并可以有利于提高数据的发送速率。

在进一步的技术方案中，在数据解析过程中，通过预定循环解析参数的方式，对接收的数据帧进行多次解析，获得多个外部设备变量值，也可以提高数据的接收速率。

在进一步的技术方案中，在数据帧组建之后，在判断数据帧中外部设备变量数据短于预定长度时，将该外部设备变量数据的高位补充预定值，使外部设备变量具有预定的长度。这样可以对更多种（长度）的外部设备变量值进行传输，提高工业控制系统的控制方法的通用性。

与上述控制方法相对应，本发明提供的工业控制系统的控制装置，可以用于实施上述控制方法，也具有相对应的技术效果。包括该控制装置的工业控制系统也具有相对应的技术效果，不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明第一实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据帧组建过程流程图；

图2为本发明第一实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据帧解析过程的流程图；

图3为本发明第二实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据帧组建过程的流程图；

图4为本发明第二实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据帧解析过程的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种工业控制系统的控制装置的逻辑结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的实施例基于CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线传输的数据帧（CAN帧）的特点提出，CAN帧包括4字节CAN ID（Identity，身份标识号码）和8字节数据位。外部设备变量值放在数据位中进行传输。

以下对本发明提供的实施例进行描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明第一实施例提供的工业控制系统的控制方法中，包括数据帧组建过程和数据帧解析过程。且该工业控制系统中预置多个外部设备变量信息组和多个CAN数据信息组；该外部设备变量信息组包括对应设置的外部设备变量名和外部设备变量值；所述CAN数据信息组包括对应设置的CAN ID、数据位及数据长度；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系。

工业控制系统的数据库中预置的数据可以如下表所示：

请参考图1，该图为本发明第一实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据组帧流程图。该数据帧组建过程包括：

步骤S110，获取外部设备变量名和与该外部设备变量名相对应的外部设备变量值。获取的具体方式可以为现有的方式，可以通过输入设备直接获取，也可以通过工业控制系统的其他部分获取。

步骤S120，根据外部设备变量名及所述第一映射关系确定CAN数据信息组，进而根据该CAN数据信息组获取CAN ID、数据位及数据长度。根据获取的外部设备变量名，查询预置的数据，根据第一映射关系可以确定与该外部设备变量名对应的一个CAN数据信息组。由于CAN数据信息组包括CAN ID、数据位及数据长度等信息，进而可以获取CAN ID、数据位及数据长度。

在获取CAN ID、数据位及数据长度之后，可以直接进入步骤S130。在步骤S130中，根据步骤S110获取的外部设备变量值和步骤S120获取的CAN ID、数据位及数据长度组建数据帧。即根据CAN ID确定数据帧的CAN ID，根据数据位及数据长度确定数据帧中放置外部设备变量值的具体位置，再根据获取的外部设备变量值确定数据帧中具体数据位的数据，形成一个CAN帧。

在步骤S130，可以返回步骤S110，进行下一周期的数据帧组建过程。

根据上述控制方法，在组建发送到预定外部设备的预定数据时，不需要确定外部设备的工业控制系统中的地址，也不需要指定数据库中外部设备变量的位置，根据预定的外部设备变量名及所述第一映射关系就可以确定CAN数据信息组，进而根据该CAN数据信息组可以获取预定的CAN ID、数据位及数据长度等数据信息；进而再根据获取的数据信息和预定的外部设备变量值就可以组建预定的数据帧；进而，可以再依据现有的方式将组建的数据帧向外发送，并能够为相应的外部设备所识别。

请参考图2，该图为本发明第一实施例提供的工业控制系统的控制方法中，该图为所述数据帧解析过程的流程图。该数据帧解析过程包括：

步骤S210，解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID。可以通过现有的输入输出装置接收外部设备发送的数据帧。该数据帧为CAN帧，具有CANID和外部设备变量值。

步骤S220，根据数据帧的CAN ID和预置的多个CAN数据信息组确定解析基准CAN数据信息组。根据获取的CAN ID，查询预置的数据，根据第一映射关系可以确定与该CAN ID对应（包括该CAN ID）的CAN数据信息组，并将该CAN数据信息组确定为解析基准CAN数据信息组。

步骤S230，根据该解析基准CAN数据信息组获取数据位及数据长度。基于解析基准CAN数据信息组包括数据位及数据长度等信息，进而可以获取相应的数据位及数据长度。

步骤S240，根据获取的数据位及数据长度对接收到的数据帧解析，获得该数据帧的外部设备变量值。即根据数据位及数据长度，对CAN帧预定数据位的数据进行解析，获得预定的外部设备变量值。

步骤S250，根据上述第一映射关系、步骤S220确定的该解析基准CAN数据信息组确定需要更新的外部设备变量名和外部设备变量值，并根据步骤S240获取的外部设备变量值对该需要更新的外部设备变量值进行更新。即根据解析基准CAN数据信息组，通过查询预置的数据，可以确定数据库中与该解析基准CAN数据信息组对应的外部设备变量名和外部设备变量值；并可以根据获取的外部设备变量值对该需要更新的外部设备变量值进行更新。另外，还可以通过现有的方式将相应的数据输出。

在步骤S250之后，可以返回步骤S210，进行下一周期的数据帧解析过程。

因此，在接收相关外部设备的数据时，利用该控制方法，不需要根据外部设备地址获得数据库的信息，也不需要指定相应外部设备在数据库中地址；根据获取的CAN ID和预置的CAN数据信息组可以确定解析基准CAN数据信息组；进而根据解析基准CAN数据信息组可以对数据帧进行解析，获得外部设备变量值，再根据该解析基准CAN数据信息组确定需要更新的外部设备变量名，并可以根据获得外部设备变量值对数据库中与该外部设备变量名对应的外部设备变量值进行更新。

基于上述描述，利用本实施例提供的工业控制系统的控制方法，在工业控制系统加入相应外部设备或者相应外部设备改变时，不需要根据外部设备在工业控制系统中的地址改变控制装置的设置，也不需要构建即控制装置与外部设备之间的协议通信机制或数据转换装置。通过在数据库中，更新或增加外部设备变量信息组和CAN数据信息组的信息，就可以保证控制装置和外部设备之间的通信，实现数据帧的组建和解析。进而，该控制方法可以在提高或保持控制装置通用性的同时，简化工业控制系统的组建过程，提高工业控制系统的稳定性和可靠性。

本实施例中，各外部设备变量信息组还可以包括项目变量名，项目变量名与外部设备变量名相对应。这样，在步骤S110中，获取外部设备变量名具体可以为，根据项目变量名和预置的外部设备变量信息组获取外部设备变量名。即控制过程中，操作人员（用户）可以仅输入或设置相应的项目变量名，利用该控制方法就可以自动根据该项目变量名自动查询并获取相对应的外部设备变量名，再组建对应外部设备可以识别的数据帧。与操作人员（用户）进行交互的信息为项目变量名，进而可以方便操作人员的操作和控制，进而有利于提高工业控制系统控制界面的直观性。

相应地，在数据帧解析过程中，在步骤S250之后还可以包括步骤S260；该步骤中，根据步骤S250确定需要更新的外部设备变量名和预置的外部设备变量信息组确定项目变量名。同样可以方便操作人员的操作和控制，进而有利于提高工业控制系统控制界面的直观性。

基于CAN帧包括4字节CAN ID和8字节数据位。数据位总长为64位，因此一个CAN帧可传送一个或多个外部设备变量值。为此，本发明另一实施例提供了另一种工业控制系统的控制方法。

请参考图3，该图为本发明第二实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据组帧流程图。与第一实施例相比，该数据帧解析过程中，在步骤S120之后还包括：

步骤S121，判断步骤S120获取的CAN ID是否与前一周期组建的数据帧的CAN ID相同；如果是，则进入步骤S140；如果否，则进入步骤S130，按上述方式组建新的数据帧。每一周期组建的数据帧可以预先放置在预定的存储模块中。

步骤S140，根据步骤S120获取的数据位及数据长度将步骤S110获取的外部设备变量值写入前一周期组建的数据帧中。使前一数据帧中的相应位置也具有相应的外部设备变量值。这样可以在满足控制功能的前提下，使一个数据帧包括多个外部设备变量值，提高数据组帧效率，并可以有利于提高数据的发送速率。

请参考图4，该图为本发明第二实施例提供的工业控制系统的控制方法中，数据帧解析过程的流程图。

与第一实施例相比，该工业控制系统还预置与相应CAN数据信息组对应的循环解析参数，该循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在该循环解析参数表征需要进行循环解析时，在该循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，该循环解析CAN数据信息组为预置的CAN数据信息组之一。

具体方式可以是：将循环解析参数设置为T或F，T表征需要进行循环解析，F表征需要进行循环解析；在循环解析参数设置为T，还可以在预置的CAN数据信息组中设置一个循环解析CAN数据信息组与该循环解析参数对应。

与第一实施例相比，数据帧解析过程中，在步骤S230之后还包括：

步骤S231，根据步骤S220确定CAN数据信息组确定循环解析参数，并根据循环解析参数确定是否需要循环解析。如果是，则进入步骤S232，则说明数据帧中还包括需要解析的外部设备变量值，需要进行再一次解析；如果否，则进入步骤S240，则说明数据帧中未包括需要解析的外部设备变量值，需要进行再一次解析。

步骤S232，根据循环解析参数的指示确定循环解析CAN数据信息组，并将该循环解析CAN数据信息组作为解析基准CAN数据信息组，返回步骤S230。即根据循环解析参数查询循环解析CAN数据信息组，并将该循环解析CAN数据信息组作为解析基准CAN数据信息组，返回步骤S230，重复上述步骤，可以在一个数据帧中获得多个外部设备变量值。

本发明实施例中，工业控制系统预置多个中间链接参数，该中间链接参数与外部设备变量信息组和CAN数据信息组分别一一对应，使外部设备变量信息组和CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系。该循环解析参数为上述中间链接参数。中间链接参数一方面成为第一映射关系的中间数据，同时也是循环解析参数的具体体现，这样可以简化工业控制系统的数据库的数据结构。

另外，提高工业控制系统的控制方法的通用性，本实施例中，在步骤S130之后还包括：判断数据帧中外部设备变量数据是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量数据的高位补充预定值，使外部设备变量具有预定的长度；如果否，则不进行补齐操作。这样，在外部设备变量数据长度不同时，可以使数据帧的外部设备变量数据保持相同，进而使工业控制系统可以对更多种（长度）的外部设备变量值进行传输，提高工业控制系统的控制方法的通用性。

在提供上述工业控制系统的控制方法之外，本发明实施例还提供相应的工业控制系统的控制装置。应当说明的是，上述控制方法不限于应用本发明实施例提供的工业控制系统的控制装置实施。

请参考图5，该图为本发明实施例提供的一种工业控制系统的控制装置的逻辑结构示意图。

该工业控制系统的控制装置该包括存储单元310、查询获取单元320、组帧单元330、解析单元340和变量更新单元350。

其中，存储单元310用于存储多个外部设备变量信息组和多个CAN数据信息组；外部设备变量信息组包括对应设置的外部设备变量名和外部设备变量值；CAN数据信息组包括对应设置的CAN ID、数据位及数据长度；外部设备变量信息组和CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系。

在数据帧组建过程中，查询获取单元320用于在存储单元310中，根据预定的外部设备变量名确定CAN数据信息组，进而将该CAN数据信息组发送给组帧单元330。

在数据帧解析过程中，查询获取单元320用于根据获取的CAN ID查询并确定一个CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组；并在确定该解析基准CAN数据信息组之后，将该解析基准CAN数据信息组的数据位及数据长度发送给解析单元340；还可以根据该解析基准CAN数据信息组获取需要更新的外部设备变量名，并发送给变量更新单元350。

组帧单元330用于根据获取的外部设备变量值和查询获取单元320发送的CAN数据信息组组建数据帧，即根据外部设备变量值、CAN数据信息组的CANID、数据位及数据长度组建数据帧。

解析单元340用于解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID，并将该CAN ID发送给查询获取单元320；并用于根据查询获取单元320发送的数据位及数据长度对接收到的数据帧解析，获得该数据帧的外部设备变量值，并将该外部设备变量值发送给变量更新单元350。

变量更新单元350用于根据查询获取单元320发送的外部设备变量名和解析单元340发送的外部设备变量值，对存储单元310中与该外部设备变量名对应的外部设备变量值进行更新。

一个实施例中，存储单元110中的外部设备变量信息组还可以包括项目变量名，项目变量名与外部设备变量名相对应。此时，查询获取单元320还可以根据项目变量名获取预定的外部设备变量名。

一个实施例中，组帧单元330还可以包括判断子单元、第一组帧子单元和第二组帧子单元。

其中，该判断子单元用于判断获取的CAN数据信息组的CAN ID是否与存储单元310中预定的数据帧的CAN ID相同；如果为否，则将获取的CAN数据信息组转发第一组帧子单元；如为是，则将获取的CAN数据信息组转发第二组帧子单元。该预定的数据帧可以为控制装置前一周期组建的数据帧，或者其他预定的数据帧。

该第一组帧子单元可以根据判断子单元发送的CAN数据信息组触发，并根据获取的外部设备变量值和该CAN数据信息组组建数据帧。

该第二组帧子单元根据判断子单元发送的CAN数据信息组触发，并根据获取的CAN数据信息组将获取的外部设备变量值写入上述存储单元310中预定数据帧中。即根据CAN数据信息组的数据位及数据长度确定外部设备变量值写入位置。

与上述控制方法中，循环解析步骤相对应，本发明提供的工业控制系统的控制装置中，存储单元310还可以存储有与相应CAN数据信息组对应的循环解析参数，且该循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在该循环解析参数表征需要进行循环解析时，在该循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，该循环解析CAN数据信息组为多个CAN数据信息组之一。

此时，查询获取单元320还可以根据解析基准CAN数据信息组确定循环解析参数，并根据循环解析参数的表征确定需要进行循环解析时，根据循环解析参数的指示，确定该循环解析CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组；然后再将该解析基准CAN数据信息组发送解析单元340。

可以理解，存储单元310包括第一存储子单元和第二存储子单元；第一存储子单元用于存储多个上述外部设备变量信息组和多个中间链接参数；外部设备变量信息组和中间链接参数一一对应；在第一存储子单元中，可以根据外部设备变量值存储位置确定与该外部设备变量值对应的外部设备。第二存储子单元，用于存储多个CAN数据信息组和多个中间链接参数；CAN数据信息组和该中间链接参数一一对应；外部设备变量信息组和CAN数据信息组通过中间链接参数对应形成上述第一映射关系。即通过中间链接参数建立外部设备变量信息组和CAN数据信息组之间的第一映射关系。

一个实施例中，工业控制系统的控制装置还可以包括判断补齐单元360，该判断补齐单元360用于判断组帧单元330组建的数据帧中外部设备变量数据是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量的高位补充预定值，使外部设备变量数据具有预定的长度。

上述工业控制系统的控制装置具体工作过程和工作原理可以参考上述工业控制系统的控制方法的描述，在此不再赘述。

在提供上述工业控制系统的控制装置基础上，本发明实施例还提供一种工业控制系统，包括控制装置和多个外部设备；其中，控制装置为上述任一种控制装置；控制装置和外部设备处理器之间通过控制器局域网络CAN总线相连。基于控制装置与上述控制方法相对应，具有相应的技术效果，该工业控制系统包括相应的控制装置，也具有相对应的效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种工业控制系统的控制方法，其特征在于，包括：数据帧组建过程和数据帧解析过程：

所述数据帧组建过程包括：

所述数据帧解析过程包括：

步骤S210，解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID；

2.根据权利要求1所述的工业控制系统的控制方法，其特征在于，

所述外部设备变量信息组还包括项目变量名，所述项目变量名与外部设备变量名相对应；

在步骤S250之后还包括：

3.根据权利要求1所述的工业控制系统的控制方法，其特征在于，

在步骤S120之后还包括：

步骤S121，判断步骤S120获取的CAN ID是否与前一周期组建的数据帧的CAN ID相同；如果是，则进入步骤S140；如果否，则进入步骤S130；

4.根据权利要求1所述的工业控制系统的控制方法，其特征在于，

所述工业控制系统还预置与所述CAN数据信息组对应的循环解析参数，所述循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，所述循环解析CAN数据信息组为预置的CAN数据信息组之一；

在步骤S230之后还包括：

5.根据权利要求4所述的工业控制系统的控制方法，其特征在于，

所述工业控制系统预置多个中间链接参数，所述中间链接参数与外部设备变量信息组和CAN数据信息组分别一一对应，使所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；

所述循环解析参数为中间链接参数。

6.根据权利要求1至5任一项所述的工业控制系统的控制方法，其特征在于，

在步骤S130之后还包括：

判断数据帧中外部设备变量值是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量值的高位补充预定值，使外部设备变量值具有预定的长度。

7.一种工业控制系统的控制装置，其特征在于，包括存储单元(310)、查询获取单元(320)、组帧单元(330)、解析单元(340)和变量更新单元(350)：

所述存储单元(310)用于存储多个外部设备变量信息组和多个CAN数据信息组；所述外部设备变量信息组包括对应设置的外部设备变量名和外部设备变量值；所述CAN数据信息组包括对应设置的CAN ID、数据位及数据长度；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组的一一对应关系形成第一映射关系；

所述查询获取单元(320)用于在所述存储单元(310)中，根据预定的外部设备变量名确定CAN数据信息组，进而将该CAN数据信息组发送给组帧单元(330)；还用于根据获取的CAN ID查询并确定一个CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组，并将该解析基准CAN数据信息组的数据位及数据长度发送给所述解析单元(340)；还用于根据所述解析基准CAN数据信息组获取需要更新的外部设备变量名，并发送给所述变量更新单元(350)；

所述组帧单元(330)用于根据获取的外部设备变量值和获取的CAN数据信息组组建数据帧；

所述解析单元(340)用于解析接收到的数据帧，并获取数据帧的CAN ID，并将该CAN ID发送给所述查询获取单元(320)；并用于根据获取的数据位及数据长度对接收到的数据帧解析，获得该数据帧的外部设备变量值，并将该外部设备变量值发送给所述变量更新单元(350)；

所述变量更新单元(350)用于根据接收的外部设备变量名和外部设备变量值，对所述存储单元(310)中与该外部设备变量名对应的外部设备变量值进行更新。

8.根据权利要求7所述的工业控制系统的控制装置，其特征在于，所述存储单元(310)中的外部设备变量信息组还包括项目变量名，所述项目变量名与所述外部设备变量名相对应；

所述查询获取单元(320)还用于根据项目变量名获取预定的外部设备变量名。

9.根据权利要求7所述的工业控制系统的控制装置，其特征在于，

所述组帧单元(330)还包括判断子单元、第一组帧子单元和第二组帧子单元；

所述判断子单元用于判断获取的CAN数据信息组的CAN ID是否与所述存储单元(310)中预定的数据帧的CAN ID相同；如果为否，则将获取的CAN数据信息组转发第一组帧子单元；如果为是，则将获取的CAN数据信息组转发第二组帧子单元；

所述第二组帧子单元根据获取的CAN数据信息组触发，并根据获取的CAN数据信息组将获取的外部设备变量值写入所述存储单元(310)中预定数据帧中。

10.根据权利要求7所述的工业控制系统的控制装置，其特征在于，

所述存储单元(310)还存储有与所述CAN数据信息组对应的循环解析参数，所述循环解析参数表征对预定的数据帧是否进行循环解析；在所述循环解析参数表征需要进行循环解析时，还指示预定的循环解析CAN数据信息组，所述循环解析CAN数据信息组为多个CAN数据信息组之一；

所述查询获取单元(320)还用于根据解析基准CAN数据信息组确定循环解析参数，并根据循环解析参数的表征确定需要进行循环解析时，根据循环解析参数的指示，确定所述循环解析CAN数据信息组为解析基准CAN数据信息组。

11.根据权利要求10所述的工业控制系统的控制装置，其特征在于，

所述存储单元(310)包括第一存储子单元和第二存储子单元；所述第一存储子单元用于存储多个外部设备变量信息组和多个中间链接参数；所述外部设备变量信息组和所述中间链接参数一一对应；所述第二存储子单元，用于存储多个所述CAN数据信息组和多个中间链接参数；所述CAN数据信息组和所述中间链接参数一一对应；所述外部设备变量信息组和所述CAN数据信息组通过中间链接参数对应形成所述第一映射关系。

12.根据权利要求7所述的工业控制系统的控制装置，其特征在于，

还包括判断补齐单元(360)，该判断补齐单元(360)用于判断所述组帧单元(330)组建的数据帧中外部设备变量值是否短于预定长度；如果是，则将该外部设备变量值的高位补充预定值，使外部设备变量值具有预定的长度。

13.一种工业控制系统，包括控制装置和多个外部设备，其特征在于，所述控制装置为权利要求7至12任一项所述的控制装置(300)；所述控制装置(300)和所述外部设备处理器之间通过控制器局域网络CAN总线相连。