CN104618146A - 输入输出可配置的安全装置控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输入输出可配置的安全装置控制系统，包括具备多个IO口的下位机，用于对所述下位机配置或调试的上位机，以及至少一个与所述下位机通信的现场设备，所述上位机，用于根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至所述下位机中；所述下位机，其多个IO口可编程配置，其用于解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；所述现场设备，通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，用于将设备状态传输至下位机中；还包括：安全装置，所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。本发明能够重新配置下位机IO口的输入输出状态，便于操作。

Description

输入输出可配置的安全装置控制系统及方法

技术领域

本发明涉及安全领域，尤其涉及用于控制安全继电器等安全装置的控制系统。

背景技术

在安全装置控制系统中，下位机通常需要监控多个现场设备的运行状况，在现场设备输入到下位机的运行状态信号显示设备异常时，下位机通知安全装置断开从而控制现场设备的停运，在工作现场的现场设备通常根据客户需求进行安排(类型及数量等)，现场设备的拓扑信息(各现场设备及其之间的连接关系)决定了输入输出状态满足需要的IO口，而现有技术中，下位机的IO(输入输出)口通过固件来实现，所有IO口的输入输出状态不能再次修改，这样的弊端在于，每应用于不同的工作现场，安全装置控制系统都需定制，以得到输入输出状态满足需要的IO口，若工作现场需更换现场设备则需要重新定制安全装置控制系统，非常不便，换言之，现有的控制系统中，客户不能根据需求配置IO口的状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种输入输出可配置的安全装置控制系统及方法，能够重新配置下位机IO口的输入输出状态，便于操作。

为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案：一种输入输出可配置的安全装置控制系统，包括具备多个IO口的下位机，用于对所述下位机配置或调试的上位机，以及至少一个与所述下位机通信的现场设备，

所述上位机，用于根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至所述下位机中；

所述下位机，其多个IO口可编程配置，其用于解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；

所述现场设备，通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，用于将设备状态传输至下位机中；还包括：

安全装置，所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。

根据本发明的一个实施例，所述IO控制报文包括：

报头，用于上位机将所述IO控制报文传输至所述下位机的端口对应，以及用于所述IO控制报文的格式规整；

IO口标识段，用于关联需配置的相应IO口；

IO状态信息段，包含对IO口的所述配置信息；

以及校验段，用于对所述IO控制报文传输正确性的校验。

根据本发明的一个实施例，IO口类型包括模拟量输入口、模拟量输出口、数字量输入口或数字量输出口，所述配置信息包括IO口类型、数字量输入口或数字量输出口的翻转速度。

根据本发明的一个实施例，配置后的部分IO口连接电机，用于脉冲输出从而驱动电机进行负载调速。

根据本发明的一个实施例，配置后的部分IO口连接传感器装置，用于捕获传感器装置输出的脉冲以获知传感器装置检测的异常。

根据本发明的一个实施例，各IO口与寄存器资源相关联，所述下位机根据配置信息配置所述寄存器资源从而完成相应IO口的配置。

根据本发明的一个实施例，所述上位机将IO控制报文传输至下位机的非易失性存储器中，下位机对其IO口配置后，上位机与下位机断开连接。

根据本发明的一个实施例，上位机用图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原所述现场设备的拓扑信息，根据所述现场设备的拓扑信息在上位机中设定所述IO控制报文。

根据本发明的一个实施例，所述的下位机为一个或由几个单片机组成，单片机型号为STM32F429。

一种基于上述任意一项所述系统的安全装置控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：上位机根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至下位机中；

步骤S2：下位机解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；

步骤S3：上位机与下位机断开连接，现场设备通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，将设备状态传输至下位机中；

步骤S4：所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下突出优点：本发明下位机的IO口的输入输出状态可根据现场设备的拓扑信息进行重新配置，从而获得匹配现场设备所需的输入输出状态的IO口，无需再重新定制，便于客户操作。

此外，本发明在上位机中通过图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原现场设备的拓扑信息，还原方式形象简明，在图形化操作界面上更改部件或其逻辑连接即可得到对应的现场设备的拓扑信息，操作便捷。

附图说明

图1为本发明实施例的一种输入输出可配置的安全装置控制系统的结构示意图；

图2为使用图1系统的一种输入输出可配置的安全装置控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施以及具体附图的限制。

图1示出了一种输入输出可配置的安全装置控制系统，包括具备多个IO口11的下位机1，用于对所述下位机1配置或调试的上位机2，以及一个与所述下位机1通信的现场设备组3，该现场设备组3至少包括一个现场设备。所述的调试是上位机2对下位机1的性能测验，在本发明中，仅体现了上位机2对下位机1的配置，配置对象为下位机1的IO口11。

所述上位机2生成IO控制报文传输至下位机1中。IO控制报文是根据现场设备组3的拓扑信息设定的，属于本发明自定义的一种通信协议格式的数据报文，通过IO控制报文能够传递给下位机1相应IO口号以及该IO口所需配置等关联信息。

在一个实施例中，所述IO控制报文包括：报头，用于上位机2将所述IO控制报文传输至所述下位机1的端口对应，以及用于所述IO控制报文的格式规整，报头是用作将IO控制报文从上位机2正确转发至下位机1中，并且为了IO控制报文的格式一致性，报头尾部可留有部分位数可变的空白字段，该空白字段的位数长度可根据IO状态信息段的长度进行调节；IO口标识段，其中内容与IO口号对应，用于关联需配置的相应IO口；IO状态信息段，包含对IO口的所述配置信息，在下位机1中，IO口11的类型包括了模拟量输入口、模拟量输出口、数字量输入口或数字量输出口，所述配置信息例如可以包括IO口类型、数字量输入口或数字量输出口的翻转速度，但不限于此；以及校验段，用于对所述IO控制报文传输正确性的校验，可选的，在IO控制报文最后还可设结束字段，校验段及结束字段的设置对于本领域技术人员而言应当理解，在此不再赘述。

工作现场通常设有多个现场设备工作，各设备之间有一定的连接关系，将现场设备模拟成点、其连接关系模拟成线，将现场设备与其间的连接总成形成为现场设备组3的拓扑信息，该拓扑信息可以通过人工录入上位机2中，上位机2在其图形化界面中模拟现场设备及其连接关系，将现场设备模拟成为图形化的部件，部件间的连接线对应于现场设备的连接关系，上位机2用图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原所述现场设备组3的拓扑信息，根据所述现场设备组3的拓扑信息在上位机2中设定所述IO控制报文，从而配置下位机1中相应IO口的状态，IO口为输入状态则可接收现场设备组3传递过来的信号。

下位机1的多个IO口可编程配置其状态，下位机1收到上位机2发送的IO控制报文后，解析所述IO控制报文，找到相应IO口，并根据解析所得的配置信息配置该IO口，确定IO口的输入输出状态，上位机2向下位机1发送的IO控制报文个数根据下位机1的IO口个数而定，若IO控制报文校验后发现出错则重发，所有的IO控制报文可确定下位机1所有的IO口状态。

现场设备组3通过配置后的相应IO口与所述下位机1通信，当IO口为输入状态则下位机1可接收现场设备组传递过来的设备状态，图1中的安全装置控制系统还包括安全装置4，所述下位机1根据接收的设备状态控制所述安全装置4的开启与关断,所述的安全装置4例如可以是安全继电器，下位机1控制安全继电器相应触点的启闭，从而控制现场设备组3的安全工作。

此外，配置后的部分IO口可以连接电机(图中未示出)，用于脉冲输出从而驱动电机进行负载调速；和/或,配置后的部分IO口可以连接传感器装置(图中未示出)，用于捕获传感器装置输出的脉冲以获知传感器装置检测的异常。通过IO口的设置，可以机动地连接电机以及传感器装置，增添设备连接的灵活性。

在下位机1中，各IO口与其内的寄存器资源相关联，所述下位机1根据配置信息配置所述寄存器资源从而完成相应IO口的配置。

所述上位机2将IO控制报文传输至下位机1，下位机1将IO控制报文暂存于非易失性存储器中，例如FLASH(闪存)，下位机1对其所有IO口配置完成后，上位机2可与下位机1断开连接，配置模式结束，下位机1独立与现场设备组3通信。

在一个实施例中，所述的下位机1可以为一个或由几个单片机组成，单片机型号例如选择为STM32F429。

图2示出了一种安全装置控制方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S1：上位机根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至下位机中；

步骤S2：下位机解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；

步骤S3：上位机与下位机断开连接，现场设备通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，将设备状态传输至下位机中；

步骤S4：所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。

具体的，结合图1和图2，在步骤S1中，现场设备的拓扑信息已录入上位机2中，上位机2在其图形化界面中模拟现场设备及其连接关系，将现场设备模拟成为图形化的部件，部件间的连接线对应于现场设备的连接关系，上位机2用图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原所述现场设备组3的拓扑信息，上位机2根据现场设备组3的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至下位机1中。

在步骤S2中，下位机1获得所述IO控制报文并对其进行解析，解析后的报文包括了IO口号及对应该IO口号所需的配置信息，根据解析所得的配置信息配置该IO口，确定该IO口的输入输出状态，步骤S2中上位机对下位机发送的IO控制报文个数根据下位机1的IO口个数而定，若IO控制报文校验后发现出错则重发，所有的IO控制报文可确定下位机1所有的IO口状态。

在步骤S3中，下位机配置完成所有IO口的状态后，上位机可与下位机断开连接，配置结束，下位机1独立与现场设备组3通信，现场设备组3通过配置后的相应IO口与所述下位机1通信，将设备状态传输至下位机1中。

在步骤S4中，所述下位机1根据接收的设备状态控制安全装置4的开启与关断，所述的安全装置4例如可以是安全继电器，下位机1控制安全继电器相应触点的启闭，从而控制现场设备组3的安全工作。

本发明下位机的IO口的输入输出状态可根据现场设备的拓扑信息进行重新配置，从而获得匹配现场设备所需的输入输出状态的IO口，无需再重新定制，便于客户操作。

此外，本发明在上位机中通过图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原现场设备的拓扑信息，还原方式形象简明，在图形化操作界面上更改部件或其逻辑连接即可得到对应的现场设备的拓扑信息，操作便捷。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种输入输出可配置的安全装置控制系统，包括具备多个IO口的下位机，用于对所述下位机配置或调试的上位机，以及至少一个与所述下位机通信的现场设备，其特征在于，

所述上位机，用于根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至所述下位机中；

所述下位机，其多个IO口可编程配置，其用于解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；

所述现场设备，通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，用于将设备状态传输至下位机中；还包括：

安全装置，所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。

2.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，所述IO控制报文包括：

报头，用于上位机将所述IO控制报文传输至所述下位机的端口对应，以及用于所述IO控制报文的格式规整；

IO口标识段，用于关联需配置的相应IO口；

IO状态信息段，包含对IO口的所述配置信息；

以及校验段，用于对所述IO控制报文传输正确性的校验。

3.如权利要求2所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，IO口类型包括模拟量输入口、模拟量输出口、数字量输入口或数字量输出口，所述配置信息包括IO口类型、数字量输入口或数字量输出口的翻转速度。

4.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，配置后的部分IO口连接电机，用于脉冲输出从而驱动电机进行负载调速。

5.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，配置后的部分IO口连接传感器装置，用于捕获传感器装置输出的脉冲以获知传感器装置检测的异常。

6.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，各IO口与寄存器资源相关联，所述下位机根据配置信息配置所述寄存器资源从而完成相应IO口的配置。

7.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，所述上位机将IO控制报文传输至下位机的非易失性存储器中，下位机对其IO口配置后，上位机与下位机断开连接。

8.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，上位机用图形化操作界面的部件及其逻辑连接还原所述现场设备的拓扑信息，根据所述现场设备的拓扑信息在上位机中设定所述IO控制报文。

9.如权利要求1所述的输入输出可配置的安全装置控制系统，其特征在于，所述的下位机为一个或由几个单片机组成，单片机型号为STM32F429。

10.一种基于权利要求1-9中任意一项所述系统的安全装置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：上位机根据现场设备的拓扑信息设定IO控制报文，并将所述IO控制报文传输至下位机中；

步骤S2：下位机解析所述IO控制报文并根据解析所得的配置信息配置其IO口，确定IO口的输入输出状态；

步骤S3：上位机与下位机断开连接，现场设备通过配置后的相应IO口与所述下位机通信，将设备状态传输至下位机中；

步骤S4：所述下位机根据接收的设备状态控制所述安全装置的开启与关断。