CN107831721A - 一种控制器程序升级装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种控制器程序升级装置，其特征在于，包括电源、处理器、存储器、无线通信装置、通信接口、总线接口。其中，控制器程序升级装置可以通过无线通信装置、总线接口或者通信接口与服务器、上位机或者程序下载器建立通信连接，从服务器、上位机或程序下载器获取待升级的文件。所述待升级文件可以是源代码文件、可执行二进制文件、压缩文件或者加密文件。对控制器进行升级时，控制器程序升级装置同样可以通过无线通信装置、通信接口、总线接口与待升级控制器建立通信连接，对待升级控制器进行程序或固件的升级。

Description

一种控制器程序升级装置和方法

技术领域

本发明涉及工业控制器领域，特别涉及一种井下综采工作面的工业控制器用的程序升级装置和方法。

背景技术

在工业控制领域，往往存在多台工业控制器通过总线相互通信并协同工作，特别的，在井下煤炭开采的综采工作面中，存在采煤机、刮板运输机、液压支架等多种设备。这些不同的设备都具有工业控制器并通过通信或控制总线相互连接，进行通信或协同工作，以实现无人化或少人化的自动开采。每个设备的控制器可能还会与多种传感器相连，以检测设备运行的状态、位置等参数，完成精确的自动控制。

随着时间的推移，在生产工作中，控制器及周边设备的程序需要更新管理，实现新功能添加以及漏洞修复，减少生产中损失和降低危险性；在目前的实际应用当中，工作面升级程序主要是利用PC机通过仿真器分别对每台控制器单独升级，该方法不仅耗费时间，重复操作率高，而且这种方法并不能适用于特殊的工作环境中，更新失败可能产生不可预测的损失。

针对这种控制器固件或程序升级时间长、效率低的问题，中国专利申请CN201110449001.0公开了一种基于CAN总线进行批量升级设备固件的方法，提出了一种带有重传功能的广播升级模式，同时为多台设备升级，一定程度上提高了升级效率，但是仍然存在一定局限，该公开中的方法仅适用于具有广播功能的总线，而且仅能对系统中相同的设备进行升级。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种控制器升级装置，其包括电源、处理器、存储器、无线通信装置、通信接口、总线接口；

其中，所述控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述总线接口或者所述通信接口与服务器、上位机或者程序下载器建立通信连接，从服务器、上位机或程序下载器获取升级程序文件，并保存在所述存储器中；

对控制器进行升级时，控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口与待升级控制器建立通信连接，对待升级控制器进行程序或固件的升级。

其中，所述总线接口为CAN总线接口、工业以太网接口或RS232串行总线接口。

所述通信接口为USB接口。

所述无线通信装置为蓝牙模块、WIFI模块和/或NFC模块。

一个优选的实施方式中，所述的控制器程序升级装置还包括控制器校验装置，所述控制器校验装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口获取所述待升级控制器的设备信息，并判断是否与所述升级程序文件匹配。

特别的，所述控制器程序升级装置还包括：解密装置，所述解密装置能够对加密的升级程序文件进行解密。

另一个实施方式中，所述控制器程序升级装置还包括：程序校验装置；所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验。

其中，所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验包括版本校验、MD5校验、下载进度校验。

更进一步，为了防止程序文件泄露，所述控制器程序升级装置还包括：加密装置；所述加密装置检测获取的所述升级程序文件是否为加密文件，如果不是加密文件，则对所述升级程序文件加密后存储到所述存储器。

在本发明的一个示例性应用场景中，控制器为工业控制器，工业控制器可以与传感器相连接，所述升级程序文件包括所述传感器的程序文件。

特别的，本发明的控制器程序升级装置应用于井下综采工作面，所述工业控制器为综采工作面的液压支架控制器。

所述液压支架控制器之间以CAN总线或者以工业以太网方式级联，相邻液压支架控制器之间，能够进行级联信息传递，从而将所述升级程序文件传递到相邻的支架控制器，将所述系统整体升级。

所述液压支架控制器可以具有无线通信装置，所述控制器程序升级装置可以通过无线通信装置与所述液压支架控制器建立无线通信连接，并通过无线通信对所述液压支架控制器的程序或固件进行升级。

升级过程中，为了保证程序文件或固件的版本管理、校验等工作，所述控制器程序升级装置能够对所述升级程序文件添加项目名称、程序类型、产品类型、接口类型、通道号、是否发布、版本信息以及MD5校验码中的至少一种。

第二方面，本发明提供了一种使用前述控制器升级装置对控制器程序进行升级的方法，具体包括以下步骤：

获取升级程序文件；

判断所述升级程序文件是否已经加密，如未加密，则对所述升级程序文件进行加密生成加密文件；

将所述加密文件保存到存储器中；

与待升级的控制器建立通信连接，并获取待升级控制器的设备信息和程序信息；

将所述设备信息和程序信息与所述加密文件进行校验；

如果校验通过，将所述加密文件进行解密并生成可执行目标文件，将所述可执行目标文件发送到所述待升级控制器进行升级。

其中将所述设备信息和程序信息与所述加密文件进行校验的步骤包括设备校验和程序校验。设备校验对当前连接的控制器型号和升级程序文件对应的控制器型号进行对比，只有型号一致才会继续进行升级。程序校验对当前控制器中的原程序和升级程序文件的版本进行校验，升级文件版本高于原程序版本时才进行升级。

此外，升级过程中，升级程序文件的传输支持断点续传，升级完成后，支持对升级程序文件的完整性和准确性进行校验，如使用MD5校验。

本发明的优点在于：方便快捷保障设备的安全稳定运行，同时大大提高工作效率；具有断点续传功能，当控制器程序升级装置(例如一个示例性实施例中的程序棒)在给控制器升级程序时，意外情况断电，中断升级，重新上电，控制器从断点位置继续开始升级。程序加密功能，控制器程序升级装置的存储器中仅保存加密后的文件，程序安全性更好。自动升级功能，控制器程序升级装置可以自动与控制器建立无线通信连接，工作人员携带控制器程序升级装置进行巡检时，无需人工升级操作，自动完成无线连接覆盖区域内的控制器程序升级，特别是用于井下综采工作面时，工作人员巡检时即自动完成整个工作面升级，大幅度减少人力和升级时间。

附图说明

图1为本发明的一个实施方式中的控制器程序升级装置的结构框图；

图2为本发明的一个实施方式中的控制器程序升级装置对控制器进行升级的方法的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

以下对本公开实施例中提及的部分词语进行举例说明。

工业控制器：本发明中提到的工业控制器一般指用于工业领域或自动控制系统中的控制器，典型的包括可编程控制器PLC、单片机控制器、嵌入式处理器、智能pid控制仪、工业控制计算机等。

程序下载器：本发明中提到的程序下载器可以是软件或硬件形式的编译器或加密装置，用于将程序源代码编译为控制器可执行的二进制文件，或者将控制器可执行的二进制文件进行加密生成加密文件。例如，其可以是安装在程序服务器或者远程计算机中的编译器软件，也可以是以程序下载盒为例的硬件装置。

控制器程序：具体可以包括工业控制器的固件以及运行在工业控制器上的具体控制程序，其以二进制文件的形式存储在工业控制器的非易失存储器中。控制器通过执行固件或控制程序，完成自动控制动作。

本发明的第一方面，提供了一种控制器程序升级装置，参见附图1，其显示了本发明的一个示例性的控制器程序升级装置的结构框图，其包括电源、处理器、存储器、无线通信装置、通信接口、总线接口；

其中，所述控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述总线接口或者所述通信接口与服务器、上位机或者程序下载器建立通信连接，从服务器、上位机或程序下载器获取升级程序文件，并保存在所述存储器中；

对控制器进行升级时，控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口与待升级控制器建立通信连接，对待升级控制器进行程序或固件的升级。

其中，所述总线接口为CAN总线接口、工业以太网接口或RS232串行总线接口。

所述通信接口为USB接口。

所述无线通信装置为蓝牙模块、WIFI模块和/或NFC模块。

处理器可以为单片机、嵌入式处理器、DSP、FPGA等装置。

一个优选的实施方式中，所述的控制器程序升级装置还包括控制器校验装置，所述控制器校验装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口获取所述待升级控制器的设备信息，并判断是否与所述升级程序文件匹配。

特别的，所述控制器程序升级装置还包括：解密装置，所述解密装置能够对加密的升级程序文件进行解密。

另一个实施方式中，所述控制器程序升级装置还包括：程序校验装置；所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验。

其中，所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验包括版本校验、MD5校验、下载进度校验。

更进一步，为了防止程序文件泄露，所述控制器程序升级装置还包括：加密装置；所述加密装置检测获取的所述升级程序文件是否为加密文件，如果不是加密文件，则对所述升级程序文件加密后存储到所述存储器。

在本发明的一个示例性应用场景中，控制器为工业控制器，工业控制器可以与传感器相连接，所述升级程序文件包括所述传感器的程序文件。

特别的，本发明的控制器程序升级装置应用于井下综采工作面，所述工业控制器为综采工作面的液压支架控制器。

所述液压支架控制器之间以CAN总线或者以工业以太网方式级联，相邻液压支架控制器之间，能够进行级联信息传递，从而将所述升级程序文件传递到相邻的支架控制器，将所述系统整体升级。

所述液压支架控制器可以具有无线通信装置，所述控制器程序升级装置可以通过无线通信装置与所述液压支架控制器建立无线通信连接，并通过无线通信对所述液压支架控制器的程序或固件进行升级。

升级过程中，为了保证程序文件或固件的版本管理、校验等工作，所述控制器程序升级装置能够对所述升级程序文件添加项目名称、程序类型、产品类型、接口类型、通道号、是否发布、版本信息以及MD5校验码中的至少一种。

其中，所述控制器程序升级装置可以和所述多个控制器均连接到同一个总线；控制器程序升级装置通过所述的总线接口连接到总线，典型的应用场景为井下工作面的多个液压支架控制器和传感器程序的升级，在煤炭综采工作面中，多个控制器可以使用CAN总线或者工业以太网总线相连，为了方便升级，可以在与工作面有一定举例的巷道内预留总线接口，升级时，只需要将本发明的控制器程序升级装置插入该预留的总线接口，控制器程序升级装置就能通过总线完成整个工作面全部控制器的升级，无需人工干预或者将升级装置分别连接到不同的控制器。

另一个优选的实施方式中，控制器程序升级装置还具有定位装置。典型的应用场景仍然为井下综采工作面，当井下巡检工作人员携带该控制器程序升级装置对工作面进行巡检时，可以通过惯性导航、无线定位等方式控制器程序升级装置进行定位，也就意味着对工作人员进行了定位，从而可以通过控制器程序升级装置对工作人员附近的设备进行例如闭锁或停止工作的操作，从而保证工作人员的安全。另外，为了保证巡检时对设备控制器升级的无线连接，通过定位装置的定位可以选择性的对信号范围内的控制器装置进行无线方式的升级。

另一个示例性的实施方式中，与控制器程序升级装置进行通信的程序下载器通过硬件方式实现，示例性的，程序下载器可以是程序下载盒，控制器程序升级装置可以为棒状装置，称为程序棒，他们之间既可以通过总线方式连接，也可以通过通信接口的方式进行连接和通信，优选使用USB接口。在该方式下，升级程序的源代码完成后，服务器或上位PC机通过USB接口或总线发送到程序下载盒，程序下载盒将所述源代码编译为控制器可执行的二进制文件，并进一步通过USB接口或总线发送给程序棒，程序棒完成接收升级程序的二进制文件后，可以直接将程序棒从程序下载盒的USB接口拔出，之后插入任意一个待升级的工业控制器的USB接口，程序棒中的控制程序和电路将自动向工业控制发送升级指令，并通过USB接口将二进制文件发送给工业控制器，实现单个控制器的固件或程序升级。

对于其他工业控制器，可以继续使用程序棒对其他工业控制器进行升级，另一个优选的方式是，升级程序的二进制文件通过工业控制器之间的总线进行传输，完成总线中的所有控制器的升级。

本发明的系统一个示例性的应用场景为煤炭综采工作面中各液压支架控制器的升级。井下环境复杂，通信总线带宽较低，而且可能面临复杂工况，直接通过程序服务器连接总线方式对液压支架控制器进行升级，存在一定风险，这种情况下，可以通过程序棒的方式对工作面中的一个液压支架控制器进行升级，然后液压支架控制器之间通过总线进行传输和升级。

综采工作面中，液压支架控制器还可以连接多个传感器，如红外传感器、倾角传感器、压力传感器等，传感器的固件和程序同样可以通过本发明的控制器程序升级装置或程序棒进行升级。

示例性的，本发明中提到的总线可以是总线为CAN总线、工业以太网或RS232串行总线。

又一个示例性的实施方式中，程序棒可以直接和总线相连，发送升级指令和二进制文件，实现控制器固件或程序的升级。

此外，程序棒还可以包括无线通信装置，相应的，控制器也包括无线通信装置，例如在综采工作面中，工作人员或巡检人员可以将带有无线通信装置的程序棒携带在身上进入工作面进行检修或巡检，在检修或巡检过程中，程序棒通过无线通信装置和控制器进行通信，发送升级指令和二进制文件，完成工作面中控制器的升级。该实施方式下，对于控制器的升级无需工作人员主动进行操作，在巡检或检修过程中即可同时完成对所有控制器的升级。

上述升级文件转换装置将待升级文件添加项目名称、程序类型、产品类型、接口类型、通道号、是否发布、程序版本以及MD5校验码，重新生成二进制文件。

待升级控制器正常工作状态下，将控制器程序升级装置与控制器通过CAN总线连接，程序存储器向控制器发送指令控制器由应用程序切换到管理程序，根据程序棒内部信息，确定升级程序类型，是否发布等，开始进行升级，升级过程中意外断电，重新上电可以接着之前断点继续升级，直到级联的控制全部升级完成，控制器自动向升级反方向重启控制器，从而完成程序升级。

本发明的另一个方面，提供了一种控制器程序升级方法，参见附图2，其显示了本发明所述控制器程序升级方法的工作流程示意图。

具体的，升级方法包括步骤：

获取升级程序文件；

判断所述升级程序文件是否已经加密，如未加密，则对所述升级程序文件进行加密生成加密文件；

将所述加密文件保存到存储器中；

与待升级的控制器建立通信连接，并获取待升级控制器的设备信息和程序信息；

将所述设备信息和程序信息与所述加密文件进行校验；

如果校验通过，将所述加密文件进行解密并生成可执行目标文件，将所述可执行目标文件发送到所述待升级控制器进行升级。

其中将所述设备信息和程序信息与所述加密文件进行校验的步骤包括设备校验和程序校验。设备校验对当前连接的控制器型号和升级程序文件对应的控制器型号进行对比，只有型号一致才会继续进行升级。程序校验对当前控制器中的原程序和升级程序文件的版本进行校验，升级文件版本高于原程序版本时才进行升级。

此外，升级过程中，升级程序文件的传输支持断点续传，升级完成后，支持对升级程序文件的完整性和准确性进行校验，如使用MD5校验。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

应当注意的是，在本公开的系统的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本公开不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合，例如，可以将一些部件组合为单个部件，或者可以将一些部件进一步分解为更多的子部件。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本公开实施例的系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上实施方式仅适于说明本公开，而并非对本公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种控制器程序升级装置，其特征在于，包括电源、处理器、存储器、无线通信装置、通信接口、总线接口；

其中，所述控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述总线接口或者所述通信接口与服务器、上位机或者程序下载器建立通信连接，从服务器、上位机或程序下载器获取升级程序文件，并保存在所述存储器中；

对控制器进行升级时，控制器程序升级装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口与待升级控制器建立通信连接，对待升级控制器进行程序升级。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述总线接口为CAN总线接口、工业以太网接口或RS232串行总线接口。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述通信接口为USB接口。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述无线通信装置为蓝牙模块、WIFI模块和/或NFC模块。

5.如权利要求1-4之一所述的装置，其特征在于：所述控制器程序升级装置还包括：控制器校验装置，所述控制器校验装置通过所述无线通信装置、所述通信接口或者所述总线接口获取所述待升级控制器的设备信息，并判断是否与所述升级程序文件匹配。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述控制器程序升级装置还包括：解密装置，所述解密装置能够对加密的升级程序文件进行解密。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于：所述控制器程序升级装置还包括：程序校验装置；所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述程序校验装置对待升级控制器中的原程序和所述升级程序文件进行校验包括版本校验、MD5校验、下载进度校验。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所所述控制器程序升级装置还包括：加密装置；所述加密装置检测获取的所述升级程序文件是否为加密文件，如果不是加密文件，则对所述升级程序文件加密后存储到所述存储器。

10.一种使用如权利要求1-9之一的装置对控制器程序进行升级的方法，其特征在于，包括：获取升级程序文件；

判断所述升级程序文件是否已经加密，如未加密，则对所述升级程序文件进行加密生成加密文件；

将所述加密文件保存到存储器中；

与待升级的控制器建立通信连接，并获取待升级控制器的设备信息和程序信息；

将所述设备信息和程序信息与所述加密文件进行校验；

如果校验通过，将所述加密文件进行解密并生成可执行目标文件，将所述可执行目标文件发送到所述待升级控制器进行升级。