CN109240705A - 一种将上位机智能算法下移至plc的方法、系统及plc装置 - Google Patents

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陈勇坤
黄泽辉
宋源
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Abstract

本发明公开了一种将上位机智能算法下移至PLC的方法、系统及PLC装置，包括以下步骤：数据下移步骤，上位机将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储；算法下移步骤，PLC装置将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块。可在PLC装置中独立地被执行，安全稳定，可靠性高；智能算法运行所需的数据无需存储于上位机，直接调用自身存储的所需数据包，使PLC装置独立去执行相应的智能算法，不仅降低了对通讯的要求，而且基本消除了由上位机带来的网络风险，对于运行环境的要求更是大大降低。

Description

一种将上位机智能算法下移至PLC的方法、系统及PLC装置
技术领域
本发明涉及PLC控制领域，尤其涉及一种将上位机智能算法下移至PLC的方法、系统及PLC装置。
背景技术
PLC装置在各种工业过程控制及各类机电一体化设备控制中有着极为广泛的应用。由于PLC装置的存储空间较小且没有数据库的存在，通常算法运行所需数据的来源是上位机的数据库。由此算法程序的运行是由上位机下发指令，通过通讯的方式进行着上位机与PLC装置间的上传下达，最后由PLC装置进行实际的执行。因此，若要实现智能算法在PLC装置中的运行，需依靠复杂的通讯这一中间环节，达成与PLC指令的上传下达，而数据的读取则完全依赖于上位机中的数据库，整个过程中，PLC装置并不能独立地去执行整个算法程序。因此，对PLC装置执行算法带来许多的不稳定性因素，对运行环境要求高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种将上位机智能算法下移至PLC的方法、系统及PLC装置，使PLC装置独立去执行智能算法，不仅降低对通讯环境的要求，消除由上位机带来的网络风险，大大降低运行环境的要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种将上位机智能算法下移至PLC的方法，包括以下步骤：
数据下移步骤，上位机将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储；
算法下移步骤，PLC装置将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定步骤，PLC装置设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行步骤，PLC装置调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
优选地，所述数据下移步骤具体为：
首先，上位机将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
然后，上位机设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
接着，上位机根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
最后，上位机将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
优选地，所述PLC装置调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据具体为：
根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
优选地，一种将上位机智能算法下移至PLC的系统，包括上位机和PLC装置，所述上位机包括：
数据下移模块，用于将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储；
所述PLC装置包括：
算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
优选地，所述数据下移模块，具体用于将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
和将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
优选地，所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
优选地，一种将上位机智能算法下移至PLC的PLC装置，包括：
用户数据存储模块，用于存储根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式的所需数据包；
算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
优选地，所述所需数据的生成为：
上位机将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
上位机设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
上位机根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
上位机将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
优选地，所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
所述将上位机智能算法下移至PLC的方法，将智能算法运行所需的数据通过特定编码的操作，把数据压缩成能符合PLC装置存储格式的所需数据包，节省存储空间，并下载存入至PLC装置的用户数据存储模块，该所需数据包能够在算法程序运行时顺利地被读取，实现了数据下移至PLC装置。可在PLC装置中独立地被执行，安全稳定，可靠性高；智能算法运行所需的数据无需存储于上位机，PLC装置执行智能算法时无需由上位机发送数据过来，而是直接调用自身存储的所需数据包，使PLC装置独立去执行相应的智能算法，不仅降低了对通讯的要求，而且基本消除了由上位机带来的网络风险，对于运行环境的要求更是大大降低。
附图说明
附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明其中一个实施例的将上位机智能算法下移至PLC流程图；
图2是本发明其中一个实施例的数据下移流程图；
图3是本发明其中一个实施例的PLC装置独立执行算法说明图；
图4是本发明其中一个实施例的编码解码部分协议表。
其中：上位机1；PLC装置2。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本实施例的将上位机智能算法下移至PLC的方法，如图1所示，包括以下步骤：数据下移步骤，上位机1将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置2的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置2的用户数据存储模块存储；
算法下移步骤，PLC装置2将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定步骤，PLC装置2设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行步骤，PLC装置2调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
所述将上位机智能算法下移至PLC的方法，将智能算法运行所需的数据通过特定编码的操作，把数据压缩成能符合PLC装置2存储格式的所需数据包，节省存储空间，并下载存入至PLC装置2的用户数据存储模块，该所需数据包能够在算法程序运行时顺利地被读取，实现了数据下移至PLC装置2。而原本需要在上位机1以高级语言表述的智能算法，则可利用PLC装置2的程序语言——梯形图来进行编辑，并封装成算法功能模块。考虑到所需数据包的读取，完全可以通过解码的方法得以实现，同样的，将解码规则封装成数据解码模块，在梯形图程序的编辑中进行调用，使其能够顺利地让算法功能模块读取经过编码的所需数据包。从而实现智能算法可在PLC装置2中独立地被执行，安全稳定，可靠性高；智能算法运行所需的数据无需存储于上位机1，PLC装置2执行智能算法时无需由上位机1发送数据过来，而是直接调用自身存储的所需数据包，使PLC装置2独立去执行相应的智能算法，不仅降低了对通讯的要求，而且基本消除了由上位机1带来的网络风险，对于运行环境的要求更是大大降低。
优选地，如图2所示，所述数据下移步骤具体为：
首先，上位机1将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
然后，上位机1设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
接着，上位机1根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置2的数据存储格式；
最后，上位机1将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置2的用户数据存储模块存储。
先将智能算法运行所需的数据转换成所需二进制数据集，即将文字、数字或其它对象转换成二进制值，然后再根据编码规则进行编码，从而压缩数据使其能存储于存储空间较小的PLC装置2中，并将其格式转换成PLC装置2的数据存储格式，从而实现数据下移。所述编码规则根据实际需求从现有的多种编码规则中选择，不同行业的复合信息数据选择不同的编码规则进行编码，现有的编码规则包括ASCII、ANSI、GBK、GB2312、UTF-8、GB18030和UNICODE。
优选地，所述PLC装置2调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据具体为：根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
所述解码规则为编码规则的逆向，将编码后的所有二进制值逐位解码还原成编码前的数据，从而实现PLC装置2对自身存储的数据的读取，进而为PLC装置2独立执行智能算法提供数据支持。
优选地，一种将上位机智能算法下移至PLC的系统，如图1所示，包括上位机1和PLC装置2，所述上位机1包括：
数据下移模块，用于将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置2的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置2的用户数据存储模块存储；
所述PLC装置2包括：算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
所述将上位机智能算法下移至PLC的系统，将智能算法运行所需的数据通过特定编码的操作，把数据压缩成能符合PLC装置2存储格式的所需数据包，节省存储空间，并下载存入至PLC装置2的用户数据存储模块，该所需数据包能够在算法程序运行时顺利地被读取，实现了数据下移至PLC装置2。而原本需要在上位机1以高级语言表述的智能算法，则可利用PLC装置2的程序语言——梯形图来进行编辑，并封装成算法功能模块。考虑到所需数据包的读取，完全可以通过解码的方法得以实现，同样的，将解码规则封装成数据解码模块，在梯形图程序的编辑中进行调用，使其能够顺利地让算法功能模块读取经过编码的所需数据包。从而实现智能算法可在PLC装置2中独立地被执行，安全稳定，可靠性高；智能算法运行所需的数据无需存储于上位机1，PLC装置2执行智能算法时无需由上位机1发送数据过来，而是直接调用自身存储的所需数据包，使PLC装置2独立去执行相应的智能算法，不仅降低了对通讯的要求，而且基本消除了由上位机1带来的网络风险，对于运行环境的要求更是大大降低。
优选地，所述数据下移模块，具体用于将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置2的数据存储格式；
和将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置2的用户数据存储模块存储。
先将智能算法运行所需的数据转换成所需二进制数据集，即将文字、数字或其它对象转换成二进制值，然后再根据编码规则进行编码，从而压缩数据使其能存储于存储空间较小的PLC装置2中，并将其格式转换成PLC装置2的数据存储格式，从而实现数据下移。所述编码规则根据实际需求从现有的多种编码规则中选择，不同行业的复合信息数据选择不同的编码规则进行编码，现有的编码规则包括ASCII、ANSI、GBK、GB2312、UTF-8、GB18030和UNICODE。
优选地，所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。所述解码规则为编码规则的逆向，将编码后的所有二进制值逐位解码还原成编码前的数据，从而实现PLC装置2对自身存储的数据的读取，进而为PLC装置2独立执行智能算法提供数据支持。
优选地，一种将上位机智能算法下移至PLC的PLC装置，如图3所示，包括：用户数据存储模块，用于存储根据编码规则转换成PLC装置2的数据存储格式的所需数据包；
算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
将智能算法运行所需的数据通过特定编码的操作，把数据压缩成能符合PLC装置2存储格式的所需数据包，节省存储空间，并下载存入至PLC装置2的用户数据存储模块，该所需数据包能够在算法程序运行时顺利地被读取，实现了数据下移至PLC装置2。而原本需要在上位机1以高级语言表述的智能算法，则可利用PLC装置2的程序语言——梯形图来进行编辑，并封装成算法功能模块。考虑到所需数据包的读取，完全可以通过解码的方法得以实现，同样的，将解码规则封装成数据解码模块，在梯形图程序的编辑中进行调用，使其能够顺利地让算法功能模块读取经过编码的所需数据包。从而实现智能算法可在PLC装置2中独立地被执行，安全稳定，可靠性高；智能算法运行所需的数据无需存储于上位机1，PLC装置2执行智能算法时无需由上位机1发送数据过来，而是直接调用自身存储的所需数据包，使PLC装置2独立去执行相应的智能算法，不仅降低了对通讯的要求，而且基本消除了由上位机1带来的网络风险，对于运行环境的要求更是大大降低。
优选地，如图2所示，所述所需数据的生成为：上位机1将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；上位机1设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
上位机1根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置2的数据存储格式；
上位机1将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置2的用户数据存储模块存储。
先将智能算法运行所需的数据转换成所需二进制数据集，即将文字、数字或其它对象转换成二进制值，然后再根据编码规则进行编码，从而压缩数据使其能存储于存储空间较小的PLC装置2中，并将其格式转换成PLC装置2的数据存储格式，从而实现数据下移。所述编码规则根据实际需求从现有的多种编码规则中选择，不同行业的复合信息数据选择不同的编码规则进行编码，现有的编码规则包括ASCII、ANSI、GBK、GB2312、UTF-8、GB18030和UNICODE。
优选地，所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。所述解码规则为编码规则的逆向，将编码后的所有二进制值逐位解码还原成编码前的数据，从而实现PLC装置2对自身存储的数据的读取，进而为PLC装置2独立执行智能算法提供数据支持。
实施例二
如图4为高压变频器实时数据中的编码解码部分协议表，其中包含着明码、密码以及相关信息。在算法的执行之前，首先要对所需数据进行处理，即依照图4的明码与密码对应的规则，将所需数据编码处理成16bits的二进制形式；然后将处理后的数据存储至PLC装置2的用户数据存储模块中，以达到节省空间的目的。其中的编码规则则可利用Java等高级编程语言来进行实现。而在PLC装置2中，依照PLC装置2的通用语言——梯形图，将解码规则(即密码与明码的对应规则)来实现对数据的处理，此时则可将数据处理成可被算法调用的格式。最终，算法程序在PLC装置2中驱动执行，以梯形图的语言形式，调用解码处理后的数据，达到所需的算法程序在PLC装置2独立执行的目的。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种将上位机智能算法下移至PLC的方法，其特征在于，包括以下步骤：
数据下移步骤，上位机将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储；
算法下移步骤，PLC装置将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定步骤，PLC装置设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行步骤，PLC装置调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
2.根据权利要求1所述的将上位机智能算法下移至PLC的方法，其特征在于，所述数据下移步骤具体为：
首先，上位机将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
然后，上位机设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
接着，上位机根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
最后，上位机将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
3.根据权利要求2所述的将上位机智能算法下移至PLC的方法，其特征在于，所述PLC装置调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据具体为：
根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
4.一种将上位机智能算法下移至PLC的系统，其特征在于：包括上位机和PLC装置，所述上位机包括：
数据下移模块，用于将智能算法运行所需的数据的格式根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式，然后将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储；
所述PLC装置包括：
算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
5.根据权利要求4所述的将上位机智能算法下移至PLC的系统，其特征在于：所述数据下移模块，具体用于将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
和将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
6.根据权利要求5所述的将上位机智能算法下移至PLC的系统，其特征在于：所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
7.一种将上位机智能算法下移至PLC的PLC装置，其特征在于，包括：
用户数据存储模块，用于存储根据编码规则转换成PLC装置的数据存储格式的所需数据包；
算法下移模块，用于将智能算法通过梯形图程序编辑成梯形图，并封装成算法功能模块；
解码设定模块，用于设定与所述编码规则对应的解码规则，将所述解码规则通过梯形图程序编辑成梯形图并封装成数据解码模块；
算法执行模块，用于调用所述数据解码模块将所述所需数据包解析成梯形图可识别的数据，然后将解析后的数据输入至所述算法功能模块运行。
8.根据权利要求7所述的将上位机智能算法下移至PLC的PLC装置，其特征在于，所述所需数据的生成为：
上位机将智能算法运行所需的数据转换成16bits或32bits的二进制值串联起来，生成所需二进制数据集；
上位机设定二进制值的所述编码规则，所述编码规则包括数字编码的统一标志位和字符编码的统一标志位；
上位机根据所述编码规则对所需二进制数据集进行编码，并将编码后的所需二进制数据集的格式转换成PLC装置的数据存储格式；
上位机将格式转换后的数据打包成所需数据包，并将所需数据包发送至PLC装置的用户数据存储模块存储。
9.根据权利要求8所述的将上位机智能算法下移至PLC的PLC装置，其特征在于：所述数据解码模块，用于根据所述解码规则将所需数据包的所有二进制值逐位解码还原成编码前的所述所需二进制数据集，然后将所述所需二进制数据集的格式转换成梯形图可识别的数据格式。
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