CN105681086B - 通讯管理机及可编程逻辑控制设备的数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通讯管理机及可编程逻辑控制设备的数据采集方法。该通讯管理机包括：以太网通讯模块，与可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自可编程逻辑控制设备的数据；处理器，与以太网通讯模块相连接；上位机接口模块，与上位机连接，用于将来自可编程逻辑控制设备的数据发送至上位机。通过本发明，解决了相关技术中对可编程逻辑控制设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题。

Description

通讯管理机及可编程逻辑控制设备的数据采集方法

技术领域

本发明涉及通讯领域，具体而言，涉及一种通讯管理机及可编程逻辑控制设备的数据采集方法。

背景技术

工业中对可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC设备)的数据采集通常采用在电脑上安装专门的用于工业控制的对象连接与嵌入(Object Linkingand Embedding for Process Control，简称OPC)服务，各个PLC设备需要分别连接一个通讯模块，再接入上位机，并且在上位机上配置各个PLC设备对应的OPC服务之后，才可以对PLC设备进行数据采集。但是由于PLC的类型(比如西门子、欧姆龙、三菱)较多，配置安装OPC服务多且繁琐，维护起来不太方便。

针对相关技术中对可编程逻辑控制设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种通讯管理机及可编程逻辑控制设备的数据采集方法，以解决相关技术中对可编程逻辑控制设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种通讯管理机。该通讯管理机包括：以太网通讯模块，与可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自可编程逻辑控制设备的数据；处理器，与以太网通讯模块相连接；以及上位机接口模块，与上位机连接，用于将来自可编程逻辑控制设备的数据发送至上位机。

进一步地，以太网通讯模块包括分别用于与多个可编程逻辑控制设备连接的多个可编程逻辑控制设备接口模块。

进一步地，多个可编程逻辑控制设备接口模块包括：第一可编程逻辑控制设备接口模块，与第一可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自第一可编程逻辑控制设备的数据；以及第二可编程逻辑控制设备接口模块，与第二可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自第二可编程逻辑控制设备的数据，其中，第一可编程逻辑控制设备接口模块和第二可编程逻辑控制设备接口模块兼容PLC通讯协议不同的可编程逻辑控制设备。

进一步地，该通讯管理机还包括：内存，内存的多个存储区域与可编程逻辑控制设备的内存的多个存储区域一一映射。

进一步地，该通讯管理机还包括：数据库接口模块，与处理器相连接，用于与数据库服务器进行通讯。

进一步地，该通讯管理机还包括：中转接口模块，与以太网通讯模块相连接，用于转接与以太网通讯模块的接口不同的可编程逻辑控制设备。

进一步地，该通讯管理机还包括：存储器，其中，存储器存储有PLC通讯协议。

进一步地，处理器为微控制单元。

进一步地，该通讯管理机还包括：串口通讯模块，与处理器相连接，用于与串口设备进行通讯。

进一步地，该通讯管理机还包括：电源模块，用于为通讯管理机提供工作电源。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种可编程逻辑控制设备的数据采集方法。该方法包括：通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据，其中，通讯管理机设置有用于与可编程逻辑控制设备通讯的以太网通讯模块；以及通讯管理机将来自可编程逻辑控制设备的数据发送至上位机。

进一步地，通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据包括：通讯管理机确定连接的可编程逻辑控制设备的类型；通讯管理机调用与可编程逻辑控制设备的类型相对应的PLC通讯协议与可编程逻辑控制设备建立通讯；以及通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据。

进一步地，通讯管理机内存储有多种类型的PLC通讯协议，通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据包括：通讯管理机通过第一可编程逻辑控制设备接口模块用于接收来自第一可编程逻辑控制设备的数据；以及通讯管理机通过第二可编程逻辑控制设备接口模块接收来自第二可编程逻辑控制设备的数据，其中，第一可编程逻辑控制设备接口模块和第二可编程逻辑控制设备接口模块兼容PLC通讯协议不同的可编程逻辑控制设备。

本发明通过与PLC设备连接的以太网通讯模块接收来自PLC设备的数据，与以太网通讯模块相连接的处理器，以及与上位机连接的上位机接口模块将来自PLC设备的数据发送至上位机，解决了相关技术中对PLC设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题，通过通讯管理机对PLC设备进行通讯管理，进而达到了对方便地对PLC设备进行数据采集的效果。

附图说明

构成本申请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。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的通讯管理机的示意图；

图2是根据本发明第二实施例的通讯管理机的示意图；

图3是根据本发明实施例的PLC设备数据采集的网络架构示意图；

图4是根据本发明实施例的通讯管理机的配置示意图；以及

图5是根据本发明实施例的PLC设备的数据采集方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供了一种通讯管理机。

图1是根据本发明第一实施例的通讯管理机的示意图。如图1所示，该通讯管理机包括以太网通讯模块10，处理器20和上位机接口模块30。

以太网通讯模块10与PLC设备连接，用于接收来自PLC设备的数据，也可以向PLC设备发送数据。处理器20与以太网通讯模块10相连接。上位机接口模块30与上位机连接，用于将来自PLC设备的数据发送至上位机，也可以接收上位机产生的控制命令等数据。通讯管理机可以通过以太网通讯模块10连接PLC设备，通过上位机接口模块30与上位机连接，通过处理器20解析通讯协议，实现PLC设备与上位机的通讯。处理器20可以按照PLC设备的通讯协议转换上位机向PLC设备下发的数据，例如，对PLC设备的控制指令，更改PLC设备的参数，或者向PLC设备的内存中写入数据等等，使上位机发送的数据符合PLC设备的通讯协议，能够被PLC设备读取，还可以按照上位机的通讯协议转换PLC设备向上位机上传的数据，例如，PLC设备的采集数据，使PLC设备发送的数据符合上位机的通讯协议，能够被上位机读取。优选地，处理器20为微控制单元(Microcontroller Unit，简称MCU)。优选地，该通讯管理机还包括存储器，其中，存储器存储有PLC通讯协议。处理器20可以读取存储器中的PLC通讯协议，对PLC设备的采集数据进行转换。

以太网通讯模块10可以包括多个接口模块。其中，多个接口模块可以是分别用于与多个PLC设备连接的PLC设备接口模块。不同类型或者不同型号PLC设备的通讯协议可能不同，例如，通用的ModBus通讯协议，例如，多个PLC设备接口模块可以包括第一PLC设备接口模块和第二PLC设备接口模块，第一PLC设备接口模块与第一PLC设备连接，用于接收来自第一PLC设备的数据，第二PLC设备接口模块与第二PLC设备连接，用于接收来自第二PLC设备的数据，其中，第一PLC设备接口模块和第二PLC设备接口模块兼容PLC通讯协议不同的PLC设备。多个PLC设备接口模块还可以包括其他PLC设备接口模块，用于连接更多的PLC设备或兼容采用其他PLC通讯协议的PLC设备。以太网通讯模块10包括的多个PLC设备接口模块可以兼容通讯协议不同的PLC设备，根据具体情况而定。兼容不同通讯协议的方式可以是通过处理器20解析编写不同类型的通讯协议，驱动不同的PLC设备接口模块。例如，在以太网通讯模块10中，把西门子PLC设备的通讯协议、欧姆龙PLC设备的通讯协议和三菱PLC设备的通讯协议融入到其中，实现通信管理机与不同的PLC设备进行通讯的效果。优选地，该通讯管理机还包括中转接口模块，与以太网通讯模块10相连接，用于转接与以太网通讯模块10的接口不同的PLC设备。与以太网通讯模块10中设置的接口模块无法匹配的PLC设备可以通过中转接口模块与通讯管理机连接。

上位机接口模块30与上位机连接，处理器20可以对上位机接口模块30接收或发送的数据进行通讯协议转换，使接收方能够读取发送方传输的数据。上位机可以是电脑，也可以是服务器，例如，采集服务器，显示服务器，上位机接口模块30是PLC设备采集的数据向上传输的与上位机的接口，可以实现工厂设备的信息化，使管理层查看现场运行状况。

内存用于存储数据，PLC设备的采集数据存储在PLC设备的内存的存储区域中，通讯管理机的数据存储在通讯管理机内存的存储区域中，通过预先配置对连接至通讯管理机的PLC设备进行通讯管理机的内存分配，将PLC设备的内存的存储区域与通讯管理机内存的存储区域对应起来，实现PLC设备内存的存储区域的数据与通讯管理机内存的存储区域的数据一一映射，上位机可以方便的直接通过寻址通讯管理机的存储区域读取该通讯管理机的存储区域对应的PLC设备的内存的存储区域中的数据，或者向对应的PLC设备的内存的存储区域写入数据。

优选地，该通讯管理机还包括数据库接口模块，与处理器20相连接，用于与数据库服务器进行通讯。通过数据库接口模块，可以将PLC设备采集的数据直接上传到数据库服务器中进行保存，方便管理。优选地，该通讯管理机还包括串口通讯模块，与处理器20相连接，用于与串口设备进行通讯。串口通讯模块可以支持常规的通讯管理机上设置的串口接口，还可以根据实际的现场设备的通信协议进行配置，与相应的串口通讯模块连接，实现串口设备的数据采集。此外，在串口通讯模块中增加对各个串口接口的控制功能，例如，控制某串口接口接收数据或不接收数据。

通讯管理机的工作电源可以由电源模块提供，以支持通讯管理机的正常运行。

该实施例提供的通讯管理机，通过与PLC设备连接的以太网通讯模块10接收来自PLC设备的数据，与以太网通讯模块10相连接的处理器20，以及与上位机连接的上位机接口模块30将来自PLC设备的数据发送至上位机，解决了相关技术中对PLC设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题，通过通讯管理机对PLC设备进行通讯管理，进而达到了对精简PLC设备进行数据采集的配置的效果。

图2是根据本发明第二实施例的通讯管理机的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式，如图2所示，该通讯管理机包括以太网通讯模块10，处理器20，上位机接口模块30，数据库接口模块40，串口通讯模块50，电源模块60，其中，以太网通讯模块10包括第一PLC设备接口模块11，第二PLC设备接口模块12和第三PLC设备接口模块13。

该通讯管理机由主MCU充当处理器20。在以太网通讯模块10中，可以把第一PLC设备接口模块11，第二PLC设备接口模块12和第三PLC设备接口模块13分别兼容西门子PLC设备通讯协议、欧姆龙PLC设备通讯协议和三菱PLC设备通讯协议。上位机接口模块30可以与上位机进行通讯，将PLC设备采集的数据上传至上位机或者将上位机发送的数据下发至PLC设备。在通讯管理机中，通过处理器20解析编写不同类型PLC设备的通信协议，建立PLC设备与上位机之间的通讯。数据库接口模块40是针对数据库服务器的应用接口模块，为采集PLC设备的数据提供存储服务，在实际过程中有较强的需求，方便管理，提供便捷服务。串口通讯模块50可以支持常规的通讯管理机上设置的串口接口，还可以根据实际的现场设备的通信协议进行配置，与相应的串口通讯模块连接，实现串口设备的数据采集。电源模块60为通讯管理机的正常运行提供工作电源。

图3是根据本发明实施例的PLC设备数据采集的网络架构示意图。如图3所示，本发明的通讯管理机处于现场PLC设备与上位机之间，该通讯管理机主要应用于工业现场，能够自适应采集数据并实现快速配置。在图3中给出了PLC设备数据采集的网络架构示意图。根据数据采集现场的网络架构，把工业现场分为三层，上层为管理层，中间层为采集装置层，下层为设备底层。管理层是服务器，包括上位机，例如采集服务器和显示服务器，以及数据库服务器等。采集装置层就是本发明中的通讯管理机，能够通过多个PLC设备接口模块连接多个PLC设备，例如，第一PLC设备接口模块连接第一PLC设备，第二PLC设备接口模块连接第二PLC设备，第三PLC设备接口模块连接第三PLC设备，具体而言，PLC设备可以是西门子PLC设备、欧姆龙PLC设备和三菱PLC设备等。通讯管理机可以实现对一个或多个PLC设备采集数据的通讯，并为数据采集服务器和数据库服务器提供接口，为PLC设备的采集数据上传到服务器起到桥梁的作用。通讯管理机连通设备底层与管理层，实现管理层对车间生产、质量、工艺等数据的实时监控和管理。

图4是根据本发明实施例的通讯管理机的配置示意图。

对通讯管理机的配置可以通过进入网页浏览器(Internet Explore，简称IE)的方式或者通过应用专用软件的方式进入通讯管理机设置界面。通讯管理机的设置有手动设置和自动设置两种方法。当手动设置通讯管理机时，可以分别进行串口设备设置和PLC设备设置，其中，串口设备设置为配置串口设备的通讯协议，PLC设备设置为配置PLC设备的通讯协议。串口设备设置根据串口设备的通讯协议进行选配，包括选配相应串口的格式和读写操作等。PLC设备设置首先要知道工业现场的PLC设备的类型，在设置界面选择PLC设备类型，然后根据PLC设备类型对通讯管理机的内存进行分配处理，为PLC设备的部分或全部数据提供存储服务。内存的分配处理是建立工业现场的PLC设备内存中数据存储区域与通讯管理机内存中数据存储区域之间一一映射的关系，通过映射关系可以实现更加有效的数据采集。这种配置的结果是PLC设备中内存的各个存储区域中的数据可以迅速映射到通讯管理机相对应的内存的存储区域中。自动设置的方法仅需选择PLC设备的类型，通讯管理机根据预先存储的配置方法自动进行通讯协议的选择以及对内存的分配处理。

在设置以后，重启设备，即可生效配置，实现对现场PLC设备的数据采集以及通讯管理机与上位机，例如采集服务器之间的连接，最后实现采集服务器对工业现场数据的采集。

如果PLC设备不直接连接到通讯管理机，通过中转接口模块连接到通讯管理机，中转接口模块可以通过通讯协议转换实现PLC设备数据的上传。其中，通讯管理机设置有处理应用，实现根据PLC设备类型进行配置，把需要采集的数据在PLC设备中的存储区域通过内存分配处理，映射到通讯管理机中，然后重启设备使参数生效。上位机只需连接通讯管理机，寻址通讯管理机的内存中的存储区域即可匹配到对应的PLC设备的存储区域，实现对PLC设备的数据采集与控制。

本发明的实施例还提供了一种PLC设备的数据采集方法。需要说明的是，本发明实施例的PLC设备的数据采集方法可以由本发明的通讯管理机执行。

图5是根据本发明实施例的PLC设备的数据采集方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

步骤S501，通讯管理机接收来自PLC设备的数据。

通讯管理机设置有用于与PLC设备通讯的以太网通讯模块，将OPC服务的技术应用到通信管理机中，能够解析不同PLC设备的通讯协议，实现PLC设备与上位机之间的通讯，将PLC设备的采集数据发送至上位机，此外，也可以将上位机的控制指令等数据发送至PLC设备。

优选地，通讯管理机首先确定连接的PLC设备的类型，调用与PLC设备的类型相对应的PLC通讯协议与PLC设备建立通讯，其中，不同的PLC通讯协议可以与以太网通讯模块中不同的PLC设备接口模块一一对应。

优选地，通讯管理机内存储有多种类型的PLC通讯协议，通讯管理机接收来自PLC设备的数据包括通讯管理机通过第一PLC设备接口模块用于接收来自第一PLC设备的数据；以及通讯管理机通过第二PLC设备接口模块接收来自第二PLC设备的数据，其中，第一PLC设备接口模块和第二PLC设备接口模块兼容PLC通讯协议不同的PLC设备，例如，将西门子PLC设备、欧姆龙PLC设备和三菱PLC设备等。通讯管理机还可以包括多个PLC设备接口模块，兼容多种类型的PLC通讯协议。

步骤S502，通讯管理机将来自PLC设备的数据发送至上位机。

在通讯管理机接收来自PLC设备的数据之后，通讯管理机可以将来自PLC设备的数据发送至上位机。此外，通讯管理机也可以将上位机的控制指令等数据发送至PLC设备。通讯管理机可以执行通讯协议转换，实现上位机与PLC设备之间的相互通讯。

该实施例提供的PLC设备的数据采集方法，通过通讯管理机接收来自PLC设备的数据，以及通讯管理机将来自PLC设备的数据发送至上位机，解决了相关技术中对PLC设备进行数据采集时需要进行复杂配置的问题，通过通讯管理机对PLC设备进行通讯管理，进而达到了对精简PLC设备进行数据采集的配置的效果。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种通讯管理机，其特征在于，包括：

以太网通讯模块，与可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自所述可编程逻辑控制设备的数据，且用于将数据发送至所述可编程逻辑控制设备；

处理器，与所述以太网通讯模块相连接；以及

上位机接口模块，与上位机连接，用于将来自所述可编程逻辑控制设备的数据发送至所述上位机，且用于接收所述上位机产生的控制命令的数据；

所述以太网通讯模块包括分别用于与多个可编程逻辑控制设备连接的多个可编程逻辑控制设备接口模块；

所述多个可编程逻辑控制设备接口模块包括：

第一可编程逻辑控制设备接口模块，与第一可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自所述第一可编程逻辑控制设备的数据；以及

第二可编程逻辑控制设备接口模块，与第二可编程逻辑控制设备连接，用于接收来自所述第二可编程逻辑控制设备的数据，其中，第一可编程逻辑控制设备接口模块和所述第二可编程逻辑控制设备接口模块兼容可编程逻辑控制器通讯协议不同的可编程逻辑控制设备；

所述通讯管理机包括：

中转接口模块，与所述以太网通讯模块相连接，用于转接与所述以太网通讯模块的接口不同的可编程逻辑控制设备。

2.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，还包括：

内存，所述内存的多个存储区域与所述可编程逻辑控制设备的内存的多个存储区域一一映射。

3.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，还包括：

数据库接口模块，与所述处理器相连接，用于与数据库服务器进行通讯。

4.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，还包括：

存储器，其中，所述存储器存储有可编程逻辑控制器通讯协议。

5.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，所述处理器为微控制单元。

6.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，还包括：

串口通讯模块，与所述处理器相连接，用于与串口设备进行通讯。

7.根据权利要求1所述的通讯管理机，其特征在于，还包括：

电源模块，用于为所述通讯管理机提供工作电源。

8.一种可编程逻辑控制设备的数据采集方法，其特征在于，包括：

通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据，其中，所述通讯管理机设置有用于与所述可编程逻辑控制设备通讯的以太网通讯模块，所述以太网通讯模块还用于将数据发送至所述可编程逻辑控制设备；以及

所述通讯管理机将来自可编程逻辑控制设备的数据发送至上位机，且用于接收所述上位机产生的控制命令的数据；

所述以太网通讯模块包括分别用于与多个可编程逻辑控制设备连接的多个可编程逻辑控制设备接口模块；

所述通讯管理机内存储有多种类型的可编程逻辑控制器通讯协议，通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据包括：

所述通讯管理机通过第一可编程逻辑控制设备接口模块用于接收来自第一可编程逻辑控制设备的数据；以及

所述通讯管理机通过第二可编程逻辑控制设备接口模块接收来自第二可编程逻辑控制设备的数据，其中，第一可编程逻辑控制设备接口模块和所述第二可编程逻辑控制设备接口模块兼容可编程逻辑控制器通讯协议不同的可编程逻辑控制设备；

所述通讯管理机通过中转接口模块，与所述以太网通讯模块相连接，用于转接与所述以太网通讯模块的接口不同的可编程逻辑控制设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通讯管理机接收来自可编程逻辑控制设备的数据包括：

所述通讯管理机确定连接的所述可编程逻辑控制设备的类型；

所述通讯管理机调用与所述可编程逻辑控制设备的类型相对应的可编程逻辑控制器通讯协议与所述可编程逻辑控制设备建立通讯；以及

所述通讯管理机接收来自所述可编程逻辑控制设备的数据。

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