CN103901808A

CN103901808A - 在可编程逻辑控制器中实现可编程实时逻辑的方法及系统

Info

Publication number: CN103901808A
Application number: CN201210574415.0A
Authority: CN
Inventors: 谢鉴
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE; Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明提供一种在可编程逻辑控制器PLC中灵活实现可编程实时逻辑任务的方法，所述PLC包含微处理器和可编程逻辑器件PLD，所述方法包括：将PLD程序以功能块的形式加入个人计算机中的PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序；利用PC与PLC微处理器之间的接口，PC将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器，微处理器将从包含PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序；以及利用微处理器与PLD之间的接口，PLC的微处理器将PLD程序下载到PLD。本发明方法将PLD用于PLC中，并且用户能够通过功能块(由制造商预定义，或利用附加工具通过用户生成)对PLD进行编程，以实现灵活实时逻辑。根据用户的需求能够提供一些预定义逻辑或专用逻辑。

Description

在可编程逻辑控制器中实现可编程实时逻辑的方法及系统

技术领域

本发明涉及在可编程逻辑控制器中灵活实现可编程实时逻辑的方法，更具体地说，涉及一种利用个人计算机实现可编程实时逻辑任务以及组合逻辑任务的可编程逻辑控制器、在该可编程逻辑控制器中实现灵活实时逻辑的方法及系统。

背景技术

当提及低端PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）时，总有市场销售人员说当前PLC的HSC/PTO（High Speed Count/Pulse TrainOutput，高速计数/脉冲串输出）的响应时间较长。现有技术试图使用定制的CPU来解决它，但是不能完全满足要求。

现有的方法是利用PLD（Programmable Logic Device，可编程逻辑器件）来进行一些高速逻辑，但程序是固定的，不能实现灵活的逻辑功能。PLD例如可以包括CPLD（Complex Programable Logic Device，复合可编程逻辑器件）、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）等。

此外，现有的另一种方法是利用CPU来得到可编程逻辑。在常规PLC中，PC（personal computer，个人计算机）程序软件仅仅涉及对PLC中的MCU(微处理器)程序进行编程，以便为PLC增加新的功能。这种方法虽然能够实现灵活的逻辑功能，但这种方法具有响应时间较长(例如，100us-10ms)的缺点。例如，将多种功能编程到PLC的MCU中，MCU的IO扫描机制使得PLC顺序地执行各个功能任务，因此实时性差。

因此，现有方法的缺点是不能同时实现可编程以及短的响应时间。

发明内容

本发明的另外方面和优点部分将在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本发明的实践中得到。

人们有时利用PLC内的可编程逻辑器件PLD来实现一些高速逻辑，但是PLD的程序是固定的。本发明意欲解决顾客不能对PLD进行编程的问题，以便获得灵活功能这一优点。

我们利用FB(function block，功能块)来编程PLC以实现灵活的短响应时间逻辑。

本发明利用功能块内部的预定义的PLD程序将PLD程序下载到PLD中。

顾客能够利用一些程序或工具来定义新的PLD程序。

本发明提供一种在可编程逻辑控制器PLC中灵活实现可编程实时逻辑任务的方法，所述PLC包含微处理器和可编程逻辑器件PLD，所述方法包括：将PLD程序以功能块的形式加入个人计算机PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序；利用PC与微处理器之间的接口，PC将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器，微处理器将从包含PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序；以及利用微处理器与PLD之间的接口，PLC的微处理器将PLD程序下载到PLD。

本发明还提供一种在可编程逻辑控制器中能够灵活实现可编程实时逻辑任务的系统，包括：个人计算机PC，用于将可编程逻辑器件PLD程序以功能块的形式加入PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序，并通过PC与可编程逻辑控制器PLC的微处理器之间的接口，将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器；和可编程逻辑控制器PLC，所述PLC包括：微处理器，用于从包含PLD程序PLC程序中分离出PLD程序，并通过微处理器与PLD之间的接口，将PLD程序下载到PLD；以及可编程逻辑器件PLD，用于运行从微处理器下载的所述PLD程序。

本发明还提供一种利用个人计算机PC实现可编程实时逻辑任务以及组合逻辑任务的可编程逻辑控制器PLC，所述PC将包含可编程逻辑器件PLD程序的一些功能块加入PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序，该可编程逻辑控制器包括：微处理器，用于通过PC与微处理器之间的接口从PC下载包含PLD程序的PLC程序，从具有PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序，并通过微处理器与PLD之间的接口将PLD程序下载到PLD；以及可编程逻辑器件PLD，用于运行从微处理器下载的所述PLD程序。

本发明方法将PLD用于PLC中，并且用户能够通过功能块(由制造商预定义，或利用附加工具通过用户生成)对PLD进行编程，以实现灵活实时逻辑。根据用户的需求能够提供一些预定义逻辑功能或专用逻辑功能。

附图说明

通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性和优点将会变得更加清楚，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：

图1示出了根据本发明实施例灵活实现可编程实时逻辑任务的系统。

图2示出了根据本发明实施例在可编程逻辑控制器PLC中灵活实现可编程实时逻辑任务的方法。以及

图3示出了根据图1程序设计者实现本发明方法的示意框图。

具体实施方式

下面将参照示出本发明实施例的附图充分描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

除非另有定义，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

这里参照支持根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的方框图和流程图描述本发明示例性实施例。应当理解，流程图和/或方框图的每个方框以及流程图和/或方框图的方框组合可以通过计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的微处理器以产生机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理装置的微处理器执行的指令创建实现流程图和/或方框图方框中指定功能/动作的手段。

根据本发明，在PLC内部，使用可编程逻辑器件（PLD）并行处理多任务从而实现高速实时逻辑，这样可以避免使用PLC的MCU所采用的IO扫描机制的一些缺陷，同时对PLD器件进行编程可以为PLC系统带来更多的灵活性，用户可以通过编程软件灵活地选择PLD的程序，以实现不同的功能任务。

根据本发明，在PLC内部，利用微处理器（MCU）和可编程逻辑器件（PLD）的接口，使得MCU可以对PLD进行编程，以实现PLC系统的灵活性。

根据本发明，利用编程软件和PLC的接口，使得编程软件能够在下载用户应用时或通过一个独立的操作，将PLD程序下载到PLC。

在PLC编程软件或一个独立的软件中，用户可以根据需要的特定的功能选择一些预定义的PLD程序。

在PLC编程软件或一个独立的软件中，用户可以根据自己的功能需求定义自己的PLD程序。

图1示出了根据本发明实施例灵活实现可编程实时逻辑任务的系统。图1所述系统利用PC编程PLC内部的PLD。

图1所述系统包括：个人计算机PC 10和可编程逻辑控制器PLC 11。

个人计算机PC 10用于将可编程逻辑器件PLD程序以功能块的形式加入PLC编程软件，也即将包含可编程逻辑器件PLD程序的一些功能块加入PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序。如图1所示，PLC编程软件包含PLC程序。PLC程序中包含PLC用户逻辑、常规功能块以及包含PLD程序的功能块。在将PLD程序加入PLC编程软件之后，PC 10通过PC 10与可编程逻辑控制器PLC 11的微处理器110之间的接口，将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器110；。

PLC 11包括：微处理器MCU 110，用于从包含PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序，并通过微处理器与PLD之间的接口，将PLD程序下载到可编程逻辑器件PLD 111；以及可编程逻辑器件PLD 111，用于运行从微处理器下载的所述PLD程序。

图2示出了根据本发明实施例在可编程逻辑控制器PLC中灵活实现可编程实时逻辑任务的方法。所述PLC包含微处理器MCU和可编程逻辑器件PLD。

在步骤201，利用个人计算机PC将PLD程序以功能块的形式加入PLC编程软件，这个PLD程序能够由PLC制造商预定义或通过用户设计。

在步骤202，将PLC程序从PC下载到PLC的MCU，并且MCU从PLC程序中分离PLD程序。

在步骤203，PLC的MCU将PLD程序下载到PLD设备。

图3示出了根据图1程序设计者实现本发明方法的示意框图。

利用本发明的方法PLC的程序设计者或用户可以执行如下操作：

用户可以在应用程序中选择包含一些预定义的PLD程序的功能块。

用户可以利用PLD编程工具制作新的功能块，用户可以设计PLD程序。

PLC内部的固件执行如下操作：

1.根据从PC下载的程序对PLC内部的PLD编程。

2.根据应用程序在常规操作与PLD进行通信。

本发明可应用于所有的PLC，尤其对于低端PLC。现在我们利用MCU的嵌入功能或ASIC（专用集成电路）或一些固定的通用电路来实现一些具有固定功能的HSC、PTO。利用本发明我们能够实现灵活的功能，并实现一些定制的功能。

上面是对本发明的说明，而不应被认为是对其的限制。尽管描述了本发明的若干示例性实施例，但本领域技术人员将容易地理解，在不背离本发明的新颖教学和优点的前提下可以对示例性实施例进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包含在权利要求书所限定的本发明范围内。应当理解，上面是对本发明的说明，而不应被认为是限于所公开的特定实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改意图包含在所附权利要求书的范围内。本发明由权利要求书及其等效物限定。

Claims

1.一种在可编程逻辑控制器PLC中灵活实现可编程实时逻辑任务的方法，所述PLC包含微处理器和可编程逻辑器件PLD，所述方法包括：

将PLD程序以功能块的形式加入个人计算机中的PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序；

利用PC与PLC的微处理器之间的接口，PC将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器，微处理器将从包含PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序；以及

利用微处理器与PLD之间的接口，PLC的微处理器将PLD程序下载到PLD。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述PLD程序能够由用户根据需要从PLC制造商预定义的PLD程序中进行选择或者用户根据需要设计自己的PLD程序。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述PLD包括复合可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述PLD运行从微处理器下载的所述PLD程序从而实现高速实时逻辑任务。

5.一种在可编程逻辑控制器中能够灵活实现可编程实时逻辑任务的系统，包括：

个人计算机PC，用于将可编程逻辑器件PLD程序以功能块的形式加入PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序，并通过PC与可编程逻辑控制器PLC的微处理器之间的接口，将包含PLD程序的PLC程序下载到PLC的微处理器；和

可编程逻辑控制器PLC，所述PLC包括：

微处理器，用于从包含PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序，并通过微处理器与PLD之间的接口，将PLD程序下载到PLD；以及

可编程逻辑器件PLD，用于运行从微处理器下载的所述PLD程序。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述PLD程序能够由用户根据需要从PLC制造商预定义的PLD程序中进行选择或者用户根据需要设计自己的PLD程序。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述PLD包括复合可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA。

8.一种利用个人计算机PC实现可编程实时逻辑任务以及组合逻辑任务的可编程逻辑控制器PLC，所述PC将可编程逻辑器件PLD程序以功能块的形式加入PLC编程软件以得到包含PLD程序的PLC程序，该可编程逻辑控制器PLC包括：

微处理器，用于通过PC与微处理器之间的接口从PC下载包含PLD程序的PLC程序，从具有PLD程序的PLC程序中分离出PLD程序，并通过微处理器与PLD之间的接口将PLD程序下载到PLD；以及

可编程逻辑器件PLD，用于并行处理从微处理器下载的所述PLD程序。

9.如权利要求8所述的可编程逻辑控制器，其中，所述PLD程序能够由用户根据需要从PLC制造商预定义的PLD程序中进行选择或者用户根据需要设计自己的PLD程序。

10.如权利要求9所述的可编程逻辑控制器，其中，所述PLD包括复合可编程逻辑器件CPLD、现场可编程门阵列FPGA。