CN104615067B - 控制装置以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制装置和控制方法。该控制装置的目的在于提供一种减少PLC进行控制运算的负担且高速提供表示控制状态的数据的PLC。能够与外部设备之间进行数据通信的PLC通过执行与用户相关的模块来对控制对象进行控制。控制装置具备对在执行与用户相关的模块的过程中被参照或被更新的表示控制状态的数据进行监视的监视模块。监视模块在满足监视条件的情况下，利用推送协议向外部的设备、服务器发送表示控制状态的数据消息。

Description

控制装置以及控制方法
技术领域
本发明涉及PLC(Programable Logic Controller：可编程逻辑控制器)等的控制装置及控制方法，特别是涉及向服务器和/或移动终端等外部设备通知控制装置的信息的控制装置及控制方法。
背景技术
PLC等控制器用于控制工厂等的自动设备，具有输入输出功能，例如依次读取从传感器等输出的值来进行控制运算，并输出运算结果，由此，来控制控制对象。
在具备PLC和服务器的系统中，从服务器向PLC发送数据发送请求，PLC响应来自服务器的请求，将PLC所持有的表示控制状态的数据发送至服务器。已知通过从个人计算机等其他设备访问服务器，来访问由PLC发送的表示控制状态的数据(专利文献1)。
此外，已知在PLC上搭载网络服务器，通过从个人计算机等设备经由网络访问PLC所具备的网络服务器，来访问PLC的数据(专利文献2)。
此外，已知一般在用户编写的控制程序(下面，称作用户程序)中描述有PLC向服务器等设备发送数据的条件，过由PLC执行用户程序，经由网络将PLC所持有的表示控制状态的数据发送至与PLC连接的个人计算机和/或服务器。
专利文献1：日本专利公开2006-99809号公报
专利文献2：日本专利公开平11-249717号公报
对于想要参照装置的运行状况的数据的用户而言，希望实时地参照与装置的运行状态和/或异常状态相关的数据。此外，与PLC所持有的装置的运行状态相关的数据用于在装置异常时分析异常的主要原因、掌握装置的运行状态、保养维护装置等的情况，但是有时根据使用数据的情况不同想要参照的数据也不同。
在专利文献1、专利文献2中记载的现有技术中，存在如下的问题，即，若想要实时地向用户提供PLC所持有的数据，则从服务器向PLC发送数据请求的频率会增加，导致进行控制的PLC的负担变大。
此外，在用户程序构成为对发送数据的条件、频率进行编程，或在PLC中初始设定发送数据的条件、频率的情况下，若想要改变数据通知的频率、条件及对象的数据的种类，则需要改变用户程序或改变与设定工具连接的PLC的设置。
发明内容
本发明是为解决上述问题而做出的，其目的在于，提供一种减少PLC进行控制运算的负担并且高速提供表示控制状态的数据的PLC。
此外，本发明的另一目的在于，提供一种能够容易地改变从PLC发送的表示控制状态的数据的种类、条件等的PLC。
一个实施方式的控制装置包括：用来保存与用户对应的变量的存储模块以及监视模块，上述监视模块包括：通信连接模块，其确立与上述外部设备之间的通信连接；读取模块，其访问并读取在上述存储模块中保存的变量的值；发送模块，其利用推送协议向确立了上述通信连接的外部设备进行发送，反复更新上述存储模块，来更新保存在该存储模块中的上述变量的值，上述监视模块利用上述推送协议，向确立了上述通信连接的外部设备发送与所读取的上述变量的值相关的数据消息。
优选地，存储模块针对上述变量保存有条件数据，该条件数据描述了向上述外部设备进行发送的条件，监视模块还包括确定模块，该确定模块针对所读取的变量的值，确定与上述条件数据吻合的变量，通过上述监视模块来发送与所确定的变量有关的数据消息。
优选地，存储模块针对变量保存有条件数据，该条件数据描述了向上述外部设备进行发送的条件，监视模块还包括：分析模块，其对从确立了通信连接的外部设备接收的消息进行分析；驱动存储模块，其在接收的消息中包含上述条件数据的情况下，使存储模块存储条件数据，通过监视模块来向存储部登记条件数据。
一个实施方式的控制方法是控制装置的控制方法，其包括如下的步骤：用来保存与用户对应的变量的存储步骤以及监视步骤，上述监视步骤包括：通信连接步骤，确立与上述外部设备之间的通信连接；读取步骤，访问并读取在上述存储步骤中保存的变量的值；发送步骤，利用推送协议向确立了上述通信连接的外部设备进行发送，反复执行上述存储步骤，来更新保存在该存储步骤中的上述变量的值，在上述监视步骤中，利用上述推送协议，向确立了上述通信连接的外部设备发送与所读取的上述变量的值相关的数据消息。
根据一个实施方式，由于以利用推送协议发送数据的方式构成了控制装置，所以通信开销变少，减少控制运算的负担，且能够高速发送数据。
附图说明
图1是表示系统的整体结构的图。
图2是表示PLC的硬件结构的框图。
图3是表示PLC的功能的框图。
图4是表示服务器的功能的框图。
图5是表示监视程序的执行时间的图。
图6A～6C是表示PLC所保存的数据例的图。
图7A、7B是表示服务器所保存的数据例的图。
图8A～8C是表示PLC的动作的流程图。
图9A、9B是表示服务器的动作的流程图。
图10是表示本实施方式中数据消息的例子的图。
图11A～11C是表示移动终端上显示的数据的显示例的图。
具体实施方式
图1是表示本实施方式的系统整体结构的图。
参照图1，说明系统的整体结构。在系统中包含PLC、服务器和移动终端。
PLC构成为经由网络与服务器或移动终端连接，能够收发数据。
PLC具有输入输出功能，其依次读取从传感器和/或马达等(未图示)的控制对象设备输出的数据，进行控制运算并输出运算结果，由此，来对控制对象设备进行控制。
PLC通过执行后述的监视程序来监视控制状态。此外，PLC通过执行后述的管理程序，利用推送(PUSH型)协议，将表示控制状态的数据发送至服务器或移动终端，其中，控制状态包括控制对象设备的状态、安装有PLC的装置的状态等。
服务器经由网络与PLC及移动终端连接，其与PLC及移动终端之间能够发送/接收数据。服务器保存从PLC或移动终端发送的数据。此外，服务器构成为能够将由PLC或移动终端接收的数据发送至PLC或移动终端，还具有能够连接移动终端与PLC之间的数据的功能。
移动终端构成为经由网络与PLC或服务器连接，其与PLC或服务器之间能够发送/接收数据。移动终端包括在移动终端上动作的应用程序。应用程序包括如下的功能：接收从PLC或服务器发送的表示控制状态的数据并在画面上显示的功能、接受用户的输入并将所输入的数据发送至PLC或服务器的功能。
连接PLC、服务器、移动终端的网络可以是有线的，也可以是无线的。在经由无线网络收发数据的情况下，在PLC、服务器、移动终端上具备无线通信用的接口。
图2表示本实施方式的硬件框图。
PLC具备CPU(中央处理器)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存储器)、通信接口和总线等。
RAM是易失性存储器，保存有用户程序、多个变量等。通信接口是用于与外部设备进行通信的接口。
图3是表示本实施方式的PLC的功能的框图。
PLC周期性执行用户程序。PLC读写PLC参数管理部的数据，依次执行在用户程序中描述的指令。
用户程序是由用户编写的程序，用来执行控制运算。
监视程序具备监视PLC的控制状态的功能、确立与服务器或移动终端之间的通信连接的功能、通过推送协议来发送数据消息的功能。
进程管理部控制程序的执行时间。执行时间被控制的程序包括用户程序、输入输出(IO)程序以及监视程序，其中，IO程序用来控制获取从传感器和/或马达等控制对象设备(未图示)输出的数据以及将控制运算的结果输出至控制对象设备的动作。
参数管理部针对在执行用户程序时参照或输出的多个变量，保存变量名、数据类型和值的变量列表。变量包括从传感器和/或马达等控制对象设备输入的输入数据、用户程序执行的控制运算的结果以及表示控制状态的数据。
系统参数管理部保存与用户程序无关的系统参数(例如PLC的型号信息，运行运转时间信息)。
监视参数管理部构成为监视程序能够参照该监视参数管理部，其至少保存监视参数ID(识别信息)和监视参数名，具有参数管理部中保存的多个变量和系统参数管理部中保存的系统参数中的表示监视对象的信息。
通知条件管理部构成为监视程序能够参照该通知条件管理部，其至少保存条件ID、变量名、条件式，具有表示通知关于变量值的条件的信息。
发送部及接收部是经由有线网络或无线网络与服务器或移动终端连接且用于接收/发送数据的接口。接收部具有对从服务器或移动终端发送的数据消息进行解译的功能。发送部具有生成数据消息并将该数据信息发送至服务器或移动终端的功能。
图4是表示本实施方式的服务器的功能的框图。
控制部是具有对收发以及保存数据进行控制的功能的软件。参数DB(数据库)构成为控制部能够参照该参数DB，其至少对应关联地保存有PLC所具有的系统参数、作为表示PLC的控制状态的数据的多个变量名的数据与用于识别PLC的数据。
参数显示部具有显示保存在参数DB中的系统参数和多个变量名的数据的功能。
事件DB保存由PLC通知的事件列表。在事件列表中包含用于识别发生了事件的PLC的数据、所发生的事件的种类、发生了事件的时刻等数据。
事件显示部具有显示保存在事件DB中的事件列表的功能。
客户端管理部具有用于识别连接到服务器且作为进行数据通知的对象的移动终端的信息。
发送部及接收部是经由有线网络或无线网络与服务器或移动终端连接而进行数据的收发的接口。接收部具有对从服务器或移动终端发送的数据消息进行解释的功能。发送部具有生成并发送与向服务器或移动终端发送的协议对应的数据消息的功能。
http(超文本传送协议)服务器具有在接收到数据发送请求时，利用html(超文本标记语言)协议回送参数管理部、事件管理部中保存的数据的功能。
图5是说明监视程序的执行时序的图。进程管理部反复执行IO程序、用户程序，其中IO程序是指，获取由控制对象设备输入的数据、和进行作为控制运算结果的输出数据的数据交换。
进程管理部以在IO程序及用户程序的执行时间的空闲时间执行监视程序的方式进行控制。
在该例子中，示出了以规定周期重复执行IO程序及用户程序的例子。在在周期内的空闲时间内监视程序没有执行结束的情况下，还可以以中断程序的处理而在下一周期的空闲时间内重新开始执行未处理部分的方式控制执行监视程序。
图6A～6C是表示PLC所保存的数据的图。
图6A表示保存在监视参数管理部内的监视参数列表的一个例子。在监视参数列表中，对应关联地保存有如监视参数ID“Monitor Var1”等示出的用于识别所监视的参数的数据与监视参数“PowTime”、“Producti1Num”、“Product2Num”等的变量名。
图6B示出通知条件管理部中所保存的通知条件列表的一个例子。在通知条件列表中，对应关联地保存有如通知条件ID“cond1”等示出的用于识别所通知的条件的数据、作为通知条件用“monitor Var1”表示的监视参数ID、用“＝”表示的条件式及用“500”表示的条件的值。
图6C示出参数管理部中所保存的变量列表的一个例子。对应关联地保存有如“PowTime”示出的变量名、用“UINT”表示的数据类型、用“50”表示的变量的当前值。
图7A、7B是表示服务器所保存的数据的图。
图7A是表示保存在参数DB中的参数列表的一个例子的图。在参数列表中，分别对应关联地保存有如“PLC_A”示出的用于识别作为持有对象的PLC的数据、用“PowTime”示出的表示变量名的数据、用“UNIT”等示出的表示变量的数据类型的数据。
图7B是表示事件DB中保存的事件列表的一个例子的图。在事件列表中，保存了如“PLC_A”示出的用于识别发生了事件的对象设备的数据、“cond1发生”等的与所发生的事件有关的数据、用“2013/9/25 17:55:06”等示出的表示发生了事件的时刻的数据。
图8A～8C是用于说明在执行监视程序时的PLC的动作流程的图。
图8A是表示在起动PLC时CPU执行监视程序的动作的流程图。
在步骤S1中，将PLC起动。
在步骤S2中，监视程序执行确立与服务器之间的通信的处理，实现与服务器之间能够执行数据的收发的状态。监视程序经由收发部向服务器发送通信确立用的指令，经由接收部接收来自服务器的响应。
通信的协议可以使用WebSocket协议(HTML5一种协议)。通过用该协议进行通信，能够从PLC向服务器或移动终端发送表示PLC的控制状态的数据消息。此外，若利用这种协议进行通信，则能够用移动终端所具有的浏览器实时地确认表示PLC的控制状态的数据。
在步骤S2中，若确立；额与服务器之间的通信，使数据的收发变为能够执行的状态，则在步骤S3中，监视程序利用推送协议向服务器发送数据。在步骤S3中，参照系统参数管理部，经由发送部将所保持的系统参数名一览作为数据消息发送至服务器。
在步骤S4中，将用户程序和在用户程序中利用的变量列表从未图示的个人计算机等下载到PLC，并在参数管理部保存变量列表。
在步骤S5中，监视程序参照参数管理部，经由发送部将变量列表作为数据消息发送至服务器。
图8B是在通过由CPU执行监视程序来进行事件通知处理时的流程图。在PLC中，通过执行IO程序、用户程序，来执行来自传感器和/或马达等外部设备的数据的输入输出、控制运算。进程管理部起动程序。
在步骤S11中，当由进程管理部起动监视程序时，在步骤S12中，从参数管理部读取保存有变量名及变量的当前值的变量列表。
在步骤S13中，监视程序参照保存在监视参数管理部中的监视参数列表及保存在通知条件管理部中的通知条件列表，判断在步骤S12中读取的变量列表中变量的当前值是否与通知条件吻合。
在步骤S13中判断为与通知条件吻合的情况下，在步骤S14中，监视程序利用推送协议，经由数据发送部发送数据消息。
图8C是用于说明在接收到来自服务器的数据消息的情况下，监视程序所执行的登记监视对象参数列表、通知条件列表的动作的图。
在步骤S21中，若从服务器接收到数据消息则分析该数据消息，监视程序判断是否为监视参数列表、通知条件列表的登记处理。
在步骤S21中，若判断为是监视参数列表的登记处理，则将数据消息中所包含的监视参数ID和监视对象的变量名保存至监视参数管理部。
在步骤S21中，若判断为是通知条件列表的登记处理，则登记数据消息中所包含的通知条件ID、监视参数ID、条件式、条件的值。
图9A、9B是描述了服务器的动作的流程图。
图9A是表示在接收到来自PLC的数据消息时的服务器的动作的流程图。
若在步骤S31中接收到来自PLC的数据消息，则控制部在步骤S32中，判断是否为起动PLC时发送的数据消息。
在一个例子中，解译为数据消息所包含的在发送时的状态，判断是否为起动PLC时发送的数据。
若在步骤S32中判断为是在起动PLC时发送的数据消息，则在步骤S33中，进行向参数DB中登记系统参数名或变量列表的处理。
若在步骤S32中判断为不是在起动PLC时发送的数据消息，则判断为是来自PLC的事件通知，在步骤S34中，向事件DB中登记通知条件ID和事件发生时刻。
在步骤S34中，若向事件DB中登记事件，则参照客户端(client)管理部，对所登记的移动终端发送包含通知条件ID、变量名和变量的当前值发生时刻的数据消息。
图9B是在表示移动终端对服务器进行登录处理时的流程图。
在步骤S41中，若从移动终端发送数据消息，则在步骤S42中判断是否为用户的登录处理。
在步骤S42中判断为是用户的登录处理的情况下，在步骤S43中向客户端管理部登记用户名。
在步骤S42中没有判断为是用户的登录处理的情况下，在步骤S44中判断为通知条件的登记，对所接收的数据消息进行解译，将监视参数ID、监视对象的变量名、通知条件ID、通知条件式作为数据消息发送至PLC。
如图8C中说明的那样，若PLC的监视程序从服务器接收到通知条件参数的数据消息，则登记监视对象管理部中所保存的监视参数列表及通知条件管理部中所保存的通知条件列表。
图10是表示从PLC发送至服务器的数据消息的例子。
数据消息至少包括表示消息的类型的数据、发送源的数据、表示所通知的信息的数据、文本数据。
若服务器或PLC接收数据消息，则判定数据类型，并进行通知数据的处理和保存到事件中的处理。
图11A～11C是表示在移动终端进行显示的例子。
图11A是在在移动终端上显示从服务器发送的变量列表及系统参数的显示例。
在显示例中，执行用于持续执行必要的处理的处理。
图11B是用于在移动终端上设定事件通知条件的参数的显示例。
图11C是表示接收到来自服务器的通知的例子的显示例。

Claims (4)

1.一种控制装置，其为可编程逻辑控制器，与网络相连接，能够与外部设备通信，其特征在于，
包括：
存储模块，其用来保存与用户对应的变量，
监视模块；
上述监视模块包括：
通信连接模块，其确立与上述外部设备之间的通信连接，
读取模块，其访问并读取在上述存储模块中保存的变量的值，
发送模块，其利用推送协议向确立了上述通信连接的外部设备进行发送；
反复更新上述存储模块，来更新保存在该存储模块中的上述变量的值，
上述监视模块利用上述推送协议，向确立了上述通信连接的外部设备发送与所读取的上述变量的值相关的数据消息。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述存储模块针对上述变量保存有条件数据，该条件数据描述了向上述外部设备进行发送的条件，
上述监视模块还包括确定模块，该确定模块针对所读取的上述变量的值，确定与上述条件数据吻合的变量，
通过上述监视模块来发送与所确定的上述变量有关的数据消息。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
上述存储模块针对上述变量保存有条件数据，该条件数据描述了向上述外部设备进行发送的条件；
上述监视模块还包括：
分析模块，其对从确立了上述通信连接的外部设备接收的消息进行分析，
驱动存储模块，其在上述接收的消息中包含上述条件数据的情况下，使上述存储模块存储条件数据；
通过上述监视模块来向上述存储模块登记上述条件数据。
4.一种控制装置的控制方法，该控制装置为可编程逻辑控制器，与网络相连接，能够与外部设备通信，其特征在于，
包括如下的步骤：
存储步骤，用来保存与用户对应的变量，
监视步骤；
上述监视步骤包括：
通信连接步骤，确立与上述外部设备之间的通信连接，
读取步骤，访问并读取在上述存储步骤中保存的变量的值，
发送步骤，利用推送协议向确立了上述通信连接的外部设备进行发送；
反复执行上述存储步骤，来更新保存在该存储步骤中的上述变量的值，
在上述监视步骤中，利用上述推送协议，向确立了上述通信连接的外部设备发送与所读取的上述变量的值相关的数据消息。
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