CN105159109B - 一种plc控制器远程升级系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PLC控制器远程升级系统，包括上位机、服务器，上位机通过网络与服务器联接而通讯，服务器通过GPRS与PLC控制器联接而通讯；上位机用于显示服务器接收到的信息及向服务器发送升级程序的数据文件；服务器用于接收PLC控制器传回的信息及向PLC控制器发送升级程序的数据文件；PLC控制器接收升级程序的数据文件并向服务器发送警告信息。与现有的PLC控制器升级调试方式相比，本发明具有以下优点：能够远程升级调试PLC控制器，极大地节省人力、物力，简化了升级过程，提高了升级效率，进而提高了工程机械的生产作业效率。

Description

一种PLC控制器远程升级系统

技术领域

本发明属于PLC控制器技术领域，特别涉及一种远程升级PLC控制器的系统。

背景技术

塔机、升降机等大型工程机械自从出厂以后，生产厂商就很难对其控制单元PLC进行跟踪调试。因此，一旦出厂以后的工程机械，若出现问题，就需要工程师到现场进行调试，而众所周知，一般工程机械的工作环境比较复杂，有些甚至是非常恶劣的，这就给现场作业的工程师带来了很大的麻烦。此外，如果生产厂商想要对其控制单元PLC进行升级，就必须把PLC控制器拆卸后带回原厂进行升级，或者，工程师在工程机械的工作场所进行现场升级。这种升级方式不仅浪费大量的人力、精力，而且升级作业过程麻烦、进度慢。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于GPRS通信的PLC控制器远程升级系统。

为达到上述目的，本发明采取以下技术方案：一种PLC控制器远程升级系统，其特征是包括上位机、服务器，上位机通过网络与服务器联接而通讯，服务器通过GPRS与PLC控制器联接而通讯；上位机用于显示服务器接收到的信息(包括PLC控制器发回的心跳信息、警告信息)及向服务器发送升级程序的数据文件；服务器用于接收PLC控制器传回的信息及向PLC控制器发送升级程序的数据文件；PLC控制器接收升级程序的数据文件并向服务器发送警告信息。

优选的，PLC控制器主要包括CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、电池模块、GPRS模块和存储模块等子模块，CPU模块与输入模块、输出模块、电源模块、电池模块、GPRS模块和存储模块都相联，CPU模块主要用于运行程序；输入、输出模块主要是获得输入、输出IO的状态信息；电源模块主要是为各个模块提供电源电压；电池模块主要是在无外接电源时，为输入、输出模块外的其他模块提供备用电源；GPRS模块主要用于信息传输，包括接收服务器发送的升级程序，以及向服务器发送一些警告信息；存储模块主要是为PLC提供一块外置存储区域，接收到的升级程序会被先放置在外置存储模块中。

优选的，上位机显示服务器传来的心跳信息，心跳信息是每一个PLC控制器通过GPRS模块向服务器发送的，频率是每数分钟一条；当服务器收到心跳信息后，表明该PLC控制器处于正常状态，否则，该PLC控制器处于非正常状态。

优选的，PLC控制器的正常状态包括工作状态和休眠状态，均能够接受升级文件的数据包。

优选的，存储模块为外置的RAM，当PLC控制器接收到升级程序的数据文件后，升级程序的数据文件被首先存储在外置RAM中；在外置的RAM中分配有一个固定初始地址的地址块，用来存储升级程序的数据文件；若升级程序的数据文件接收过程通讯中断，服务器会重新发送整个升级程序的数据包，而升级程序的数据文件存储地址仍是初始地址。

优选的，服务器将收到的PLC控制器心跳信息发送到上位机，将上位机发来的升级程序分为固定大小的帧数据，并为每一帧数据添加一个校验位，计算这一帧数据的CRC校验值。

优选的，PLC控制器收到升级程序后，在下次启动时，扫描升级标志位，若标志位被置1，则扫描每一帧数据，计算校验值，与发送的校验位比较；当确认升级程序完整且正确后，CPU控制器把升级程序从外置RAM中搬移到内部Flash中，并把升级标志位置为0，程序升级成功。

优选的，PLC控制器的CPU模块定时扫描输入模块、输出模块，得到输入、输出的状态值。

优选的，PLC控制器的GPRS模块中为每一个PLC控制器配置一张唯一的SIM卡。

服务器向PLC控制器发送升级程序时，首先向需要升级的PLC控制器发送一个通讯请求信号，当收到回复信号后，开始传输数据。服务器会把整个升级程序分为固定大小的帧数据，且会为每一帧数据添加校验位。PLC控制器收到升级程序后，会在下次上电启动的时候，扫描升级标志位，若标志位被置1，则会扫描每一帧数据，计算校验值，与发送的校验位比较。当确认升级程序完整且正确后，CPU就会把升级程序从外置RAM中搬移到内部Flash中，并把升级标志位置为0，程序升级成功，启动。

与现有的PLC控制器升级调试方式相比，本发明具有以下优点：能够远程升级调试PLC控制器，极大地节省人力、物力，简化了升级过程，提高了升级效率，进而提高了工程机械的生产作业效率。

附图说明

图1是本发明的总体功能模块框架图。

图2是图1中PLC控制器的结构框图。

图3是服务器向PLC控制器发送升级程序的流程图。

图4是PLC控制器接收到升级程序后的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。

如图1所示，上位机通过网络与服务器进行通信，有线网络、无线网络均可。服务器通过GPRS与一个或多个PLC控制器进行通信。上位机显示服务器传来的心跳信息，心跳信息是每一个PLC控制器通过GPRS模块向服务器发送的，频率是每10分钟一条。当服务器收到心跳信息后，表明这个PLC控制器处于正常状态，否则，PLC控制器处于非正常状态。上位机还可以把升级程序通过网络传送给服务器，服务器再通过GPRS发送给相应的PLC控制器。

服务器主要是用作信息的处理与中转。服务器将收到的PLC控制器心跳信息发送到上位机，将上位机发来的升级程序分为固定大小的帧数据，并为每一帧数据添加一个校验位，计算这一帧数据的CRC校验值。

图2是图1中PLC控制器的结构框图，PLC控制器主要包括七部分，分别为CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、电池模块、GPRS模块及存储模块，CPU模块是统筹各个模块并运行芯片，采用以Cortex-M3为内核的芯片，它与其它模块都相联。CPU模块会定时扫描输入、输出模块，得到输入、输出IO的状态值。且，CPU模块会每隔10分钟，生成一条心跳信号，通过GPRS模块发送给服务器。

GPRS模块中会为每一个PLC控制器配置一张唯一的SIM卡，相当于一个唯一的IP。服务器会根据SIM卡号码，对PLC控制器进行点对点的程序升级，也可以进行一对多(也就是给多个SIM卡号码发送信息)的程序升级。

电源模块主要是为各个模块提供电源电压。当外部电源接通后，电源管理系统会为输入、输出模块提供24V电压，为CPU模块、GPRS模块和存储模块提供3.3V电压。而在输入、输出模块和CPU模块之间会使用光耦器件，主要是为了电气隔离，减少输入、输出端电压对CPU模块的干扰。

电池模块主要是为CPU模块、GPRS模块和存储模块提供备用电源，电池采用3.7V的可充电锂电池。当外部电源断开后，电池就会开始供电，PLC控制器进入休眠模式，当外部电源接通后，电池停止供电并开始充电，PLC控制器退出休眠模式。在休眠模式中，CPU的大部分功能都会停止，但是心跳信号的发送功能和升级程序的接收功能都还在运作。

存储模块主要是外置的RAM，进行数据的存储。当PLC控制器接收到升级程序后，升级程序会被首先存储在外置RAM中。在外置RAM中分配有一个固定初始地址的地址块，用来存储升级程序的数据。若程序接收一半通讯中断，服务器会重新发送整个升级程序的数据包，而程序的存储地址依然是初始地址，即之前的数据会被新数据覆盖。

当PLC控制器下一次上电启动(这里的上电启动是说外部电源接通)时，CPU会把升级程序从外置RAM搬移到内部flash中，然后从flash正常启动。

图3是服务器向PLC控制器发送升级程序的流程图。开始时，服务器根据SIM卡号码向指定的PLC控制器发送连接请求信号，若连接成功，服务器就开始传输升级程序所构成的帧数据，服务器将要传输的数据分成固定大小的帧，并为每帧数据添加CRC校验码。若连接不成功，服务器就会重新发送连接请求信号，在此，服务器会记录重新请求次数，当请求次数超过设定的次数(如本实施例为10次)后，服务器会放弃传输数据，并把这条信息报告给上位机。在传输数据的过程中，如果出现通讯中断的情况，就发起连接请求信号，并重新开始传输整个升级程序的数据包，之前接收的数据会被新接收的数据覆盖。通讯一切正常的话，PLC控制器就会完整地接收升级程序的整个数据包，并接收升级标志信息，即把升级标志位置为1。若没有接收到升级标志信息，升级标志位会一直置为0。

图4是PLC控制器接收完整个升级程序数据包后的流程图。当外部电源接通后，开机启动，会首先运行bootloader程序。Bootloader程序是一个引导程序，主要的功能是在程序正式运行前扫描升级标志位，查看PLC控制器是否需要升级程序。当检测到升级标志位被置为1时，CPU就会扫描外置RAM中放置升级程序的地址块，计算每帧数据的CRC值，与校验位的校验值进行比较。当判断传输数据正确后，CPU会把升级程序从外置RAM中搬移到内部flash中，并且把升级标志位置为0。然后升级完成，启动。如果CPU计算的CRC校验值与接收到的校验值不相符，CPU会通过GPRS模块发送一条警告信息给服务器，并显示在上位机中。如果扫描到升级标志位是0，程序就会正常启动。

本领域的技术人员应认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变形都将落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种PLC控制器远程升级系统，其特征是包括上位机、服务器，上位机通过网络与服务器联接而通讯，服务器通过GPRS与PLC控制器联接而通讯；上位机用于显示服务器接收到的信息及向服务器发送升级程序的数据文件；服务器用于接收PLC控制器传回的信息及向PLC控制器发送升级程序的数据文件；PLC控制器接收升级程序的数据文件并向服务器发送警告信息；

PLC控制器包括CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、电池模块、GPRS模块和存储模块，CPU模块与输入模块、输出模块、电源模块、电池模块、GPRS模块和存储模块都相联，CPU模块用于运行程序；输入模块获得输入状态信息；输出模块获得输出状态信息；电源模块提供电源电压；电池模块提供备用电源；GPRS模块用于信息传输；存储模块为PLC控制器提供一外置存储区域，接收到的升级程序的数据文件先存放于存储模块中；

上位机显示服务器传来的心跳信息，心跳信息是每一个PLC控制器通过GPRS模块向服务器发送的，频率是每数分钟一条；当服务器收到心跳信息后，表明该PLC控制器处于正常状态，否则，该PLC控制器处于非正常状态；

存储模块为外置的RAM，当PLC控制器接收到升级程序的数据文件后，升级程序的数据文件被首先存储在外置RAM中；在外置的RAM中分配有一个固定初始地址的地址块，用来存储升级程序的数据文件；若升级程序的数据文件接收过程通讯中断，服务器会重新发送整个升级程序的数据包，而升级程序的数据文件存储地址仍是初始地址；

PLC控制器的GPRS模块中为每一个PLC控制器配置一张唯一的SIM卡。

2.如权利要求1所述的PLC控制器远程升级系统，其特征是：PLC控制器的正常状态包括工作状态和休眠状态，均能够接受升级文件的数据包。

3.如权利要求1所述的PLC控制器远程升级系统，其特征是：服务器将收到的PLC控制器心跳信息发送到上位机，将上位机发来的升级程序分为固定大小的帧数据，并为每一帧数据添加一个校验位，计算这一帧数据的CRC校验值。

4.如权利要求3所述的PLC控制器远程升级系统，其特征是：PLC控制器收到升级程序后，在下次启动时，扫描升级标志位，若标志位被置1，则扫描每一帧数据，计算校验值，与发送的校验位比较；当确认升级程序完整且正确后，CPU控制器把升级程序从外置RAM中搬移到内部Flash中，并把升级标志位置为0，程序升级成功。

5.如权利要求1‐4任一项所述的PLC控制器远程升级系统，其特征是：PLC控制器的CPU模块定时扫描输入模块、输出模块，得到输入、输出的状态值。