CN110914768A - 用于使用pc程序控制plc的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于使用PC程序(220)控制PLC的方法，其中PLC程序的源代码包括数据段(100)，数据段(100)包括指示当运行PLC程序时待被PLC暴露的服务的数据，其中使用包括在数据段(100)中的数据和PC程序模板(200)自动地生成PC程序的源代码(210)，其中使用从PC程序的自动生成的源代码(210)生成的PC程序(220)控制PLC。

Description

用于使用PC程序控制PLC的方法
技术领域
本发明涉及用于使用PC程序控制PLC的方法，以及计算机和用于执行该方法的计算机程序。
背景技术
PLC(可编程逻辑控制器)是用于控制过程工厂或机器并被数字编程的设备。PLC通常具有输入、输出、固件(操作系统)以及用于下载应用程序的接口。应用程序限定如何依据输入设置输出。固件使得输入和输出对于应用程序可用。
PLC，作为实时系统，与数字或模拟传感器连接，并控制执行器，如过程工厂或机器的气动或液压气缸或电动马达。对于许多机器控制应用，特别是半导体制造机器应用，通常存在连接至PLC以及工厂网络(如，也被称为晶圆厂或铸造厂的半导体制造工厂中的主机系统)的个人计算机(PC)应用，PC应用从PLC读取这些传感器值、对这些所获取的实时数据执行高级管理(如，将这些数据发送至晶圆厂主机作为状态变量)、以及向PLC发送指令以执行各个动作。
在典型的PC应用中，问题是每当在PLC应用侧有进化时，例如添加新传感器或添加新执行器，在PC应用侧也将有相当数量的修改工作以实现访问这些新增元件的基本功能，例如：
-创建/修改PLC接口的关于PC可访问的新增传感器/执行器的文档资料；
-在PLC和PC应用之间添加用于新增元件的额外通信链路；
-在PC程序中创建表示新增元件的内部变量/过程；
-创建/修改PC程序的图形化用户界面以显示新增传感器，并提供向PLC发送命令以控制新增执行器的可能性。
可以使用(例如)OPC服务器将PLC的内部变量暴露给PC以用于读和/或写。然而，即使这样，PC程序需要被手动地改写以使用新提供的变量。
因此期望减少在改写PC程序以适应PLC应用侧的进化中所涉及的必要工作。
发明内容
根据本发明，提出具有独立权利要求的特征的用于使用PC程序控制PLC的方法、计算机程序和计算机。进一步的有利的开发形成从属权利要求的主题和随后的说明书。
本发明引入一种方法及其实施，以自动地生成PC程序，该PC程序优选地具有图形化用户界面(GUI)，用于基于PC程序模板以及从PLC程序的源代码的数据段中读出的数据与PLC通信和/或控制PLC。换句话说，数据段用作PC程序和PLC程序的公用源代码部分。因此，由手动地改写PC程序以适应PLC应用侧的进化所引入的错误可被避免。在PLC程序内，数据段包括分别指示或声明当运行PLC程序时待被PLC暴露的服务的数据，并且可被对应服务暴露过程使用。在PC程序内，这些数据被用于获知哪些服务被实际暴露并可被对应服务连接过程使用，且优选地可被GUI创建过程使用以为每个暴露的服务创建可视化元件(输入或输出)。
本发明意在当PLC程序侧有要求PC也实现这些改变的进化或改变时节省在PC程序侧的开发时间。PLC程序侧，即，PLC程序的源代码，仍需要被改写。然而，PC程序无需任何进一步的开发。如果PLC程序源代码被限定或改变，仅改变的数据段需要与PC程序模板组合以创建新PC程序源代码。这显著地节省了PC侧的开发时间，避免人为错误并执行自动功能相干性检查。
有利地，本发明可被用在数据采集和监视控制系统(SCADA)的框架中。SCADA是控制系统架构，使用PC、联网数据通信以及图形化用户界面以用于高级过程监视管理，但使用其他外围设备如PLC和离散的PID控制器以与过程工厂或机器接口。能够监控和发出过程指令(如控制器设定点改变)的操作员接口通过SCADA监视计算机系统处理。然而，实时控制逻辑或控制器计算由连接至现场传感器和执行器的联网模块执行。
根据优选实施例，PLC程序的源代码为高级编程语言，特别地为基于C或在IEC61131-3中限定的语言。IEC 61131-3是用于可编程逻辑控制器的开放国际标准IEC 61131的(或10的)第三部分。IEC 61131的部分3处理PLC内的控制程序的编程语言和基本软件架构。它限定两个图形化和两个文本型编程语言标准，即梯形图(LD)、图形化；功能块图(FBD)、图形化；结构化文本(ST)、文本型；指令表(IL)、文本型。
当使用PLC编程工具包在PC上执行PLC程序的创建时，这是非常方便的。PLC编程工具包可以与用于编程PC程序的编程工具包不同。然而，本发明的益处在于，它共享公共文件以破除PLC和PC编程之间的任何语言障碍。在PLC程序中，此文件为源代码的部分。在PC程序中，此文件为用于自动地生成程序的输入。本发明通过仅提供一次与PC和PLC程序都相关的源代码来改进并简化代码生成。本发明提出以如下方式模块化PC和PLC程序的源代码，至少一个模块(在此，在本发明的含义中为数据段)仅被提供一次但被使用两次(即，当创建两个程序时)。
有利地，可以以独立文件的形式提供数据段。这使得与PLC程序源代码和PC程序源代码相关地使用数据段变得非常容易。优选地，数据段为PLC程序的源代码的头，且更优选地以独立头文件的形式提供数据段。
优选地，PC程序模板为文本模板。因此，与也是文本型的来自源代码的数据段相关地，PC程序的源代码可被非常容易地自动生成。特别地，有利地，可使用任何已知的代码生成工具，如由微软提供的所谓的“文本模板转换工具包”(T4)。T4可被开发者用作应用或工具框架的部分以利用各种参数自动化地创建文本文件。最终可以以任何文本形式提供这些文本文件，如代码(例如，基于C，如(可视化)C#huo基于BASIC，如可视化Basic)、XML、HTML或XAML。
为了使得PC程序充分地与PLC通信，使用PC程序控制PLC优选地包括将值写入PLC和/或从PLC读取值。在典型的PLC中，许多不同的变量被存储在存储器中，该许多不同的变量在运行时间期间具有最终限定PLC的操作的特定值。因此，读取和写入这些值是用于控制PLC的基本方法。更有利地，使用PC程序控制PLC包括从PLC接收信息和/或向PLC发送指令。
为了使得PLC能够受PC程序控制，待被PLC暴露的服务优选地包括用于将数据写入PLC的至少一个服务和/或用于从PLC读取数据的至少一个服务。这些服务有利地使得PC程序能够将值写入PLC和/或从PLC读取值，且因此控制PLC。
根据本发明的优选实施例，PLC使用在PLC上运行的服务器，如OPC(特别地根据OPCUA)、PVI、ProfiNet等服务器，暴露服务。这些是用于将不同服务暴露给客户端的行之有效的解决方案，特别是用于从服务器读取值(特别地，测量的值)和/或将值(特别地，设定值)写入服务器，即PLC。此外，为了连接至暴露的服务，有利地，可使用第三方过程和客户端，例如，来自B&R的所谓的PVI(过程可视化接口)。PVI是可以在PC上运行并连接至PLC用于接收数据的软件。PC程序可以使用PVI作为辅助工具以连接至PLC。
根据本发明的计算机程序包括程序代码，当计算机程序在计算机上运行时，该程序代码使得计算机执行根据本发明的方法中的一个的所有步骤。用于提供计算机程序的适当的非暂时性机器可读介质特别地是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM以及DVD等。计算机网络(互联网、内联网等)上的程序的下载是有利的。
本发明的其他优点和实施例将从以下描述和所附附图而变得显而易见。
应注意，在不偏离本发明的范围的情况下，之前提及的特征和将在下文中进一步描述的特征不仅仅可用在分别指明的组合中，而且可用在其他组合或可单独地使用。
附图说明
附图中：
图1示出包括受PLC控制的处理腔和多个传感器和执行器的示例性机器；
图2示意性地示出根据本发明的优选实施例的数据段；
图3示意性地示出根据本发明的优选实施例的使用头文件和PC程序模板创建PC程序的过程；
图4示意性地示出根据本发明的优选实施例的使用头文件和PLC主程序文件创建PLC程序的过程。
具体实施方式
图1示意性地示出机器10，机器10可以是在制造过程中使用的用于基片载体(例如，半导体晶圆载体、平面显示器载体、分划板载体以及用于电子设备制造的其他载体)的自动化清洁和检查系统的部分。机器10包括具有门12和执行器13的处理腔11，执行器13在此被配置为用于开启或关闭门的气动气缸。两个传感器14被提供用于检测执行器的位置以确定门12是被开启还是关闭。
在处理腔11中，提供用以加热腔体至期望温度的加热器15以及被电动马达17以期望速度旋转的可旋转板。
传感器14和执行器13、15、17与用于控制过程的PLC 30连接。PLC 30转而与用于控制PLC(例如，向PLC发送指令以及从PLC接收数据)的PC 20连接。
图2示意性地示出具有用于指示不同服务的内部块的PLC程序的数据段100。优选地，数据段为PLC程序的头。因此，可以以可靠且直接的方式读出数据。
如所解释的，被PLC暴露的服务可以包括用于将数据写入PLC的至少一个服务和/或用于从PLC读取数据的至少一个服务。因此，实际上，数据段包括用于将数据写入PLC(“控制”)的服务的一个段或块110和用于从PLC读取数据(“信息”)的服务的一个块120。
同样地，块110可被分成分别与指令和参数相关的两个子块111和112。例如，在子块111中，可以指示至PLC的可能指令，即来自PC以开启设备的动作(例如，开启/关闭门、开始/停止过程)的输入数据，以及在子块112中，可以指示可能的可写入参数，即来自PC以设置与机器相关的参数的输入数据。
基本上，存在两类参数：设备相关参数，其中特定的设备部件与指令相关(例如，对于“旋转桌子”指令的期望速度)，以及过程相关参数，其中某个过程的约束条件(例如，对于“运行过程”指令的期望温度)与指令相关。
块120可被分成分别与过程结果和设备状态相关的两个子块121、122。例如，在子块121中，可以指示可能的可读过程结果，即被发送至PC以上报过程的结果(例如，“运行过程”指令的测得的平均/最小/最大温度，以及根据参数“期望温度”的结果的评估)的输出数据，以及在子块122中，可以指示可能的可读设备状态数据，即被发送至PC以上报设备状态(例如，门开启/关闭状态)和设备故障状态(如果存在)的输出数据。
在图1的给定示例中：
-PC可以请求PLC开启或关闭腔体(2个指令)；
-向PC通知门被开启或关闭的状态(2个设备状态)；
-PC可以请求PLC以期望温度和电动马达速度(2个指令参数)开始过程(1个指令)；
-当过程结束时向PC通知过程期间的最小/最大/平均温度(1个过程结果)。
关于此示例的优选头被示出在附录中。根据期望设备功能手动地设计头文件。它提供受控PLC设备至PC程序的接口以及全面指定受控PLC设备至PC程序的全部能力。
一方面，此头文件被用于创建PC程序，如图3中所示。另一方面，此头文件也被用于创建PLC程序，如图4中所示。
现在参考图3，头文件100与PC程序模板200一起被用于生成PC程序源代码210。PC程序源代码210可以被编译以创建PC程序220，PC程序220可以运行在PC 20上以控制PLC30。优选地，PC程序220被配置为当运行在PC 20上时显示图形化用户界面。
现在参考图4，头文件100也与对应PLC程序源代码300一起被用于创建PLC程序源代码310。PLC程序源代码310可被编译以创建PLC程序320，PLC程序320传送至PLC 30并运行以控制过程且同时暴露在头文件100中声明的服务以被PC程序连接。
使用PC程序，用户：
-可以请求PLC开启或关闭腔体；
-被通知门被开启或关闭的状态；
-可以请求PLC以期望温度和电动马达速度开始过程；
-在过程结束后被通知过程期间的最小/最大/平均温度。
应理解，前述描述仅示例性说明所公开实施例的方面。本领域技术人员在不偏离所公开实施例的方面的情况下可以想到各种替代例和修改。相应地，所公开实施例的方便意在包含落入在所附权利要求的范围内的所有替代例、修改以及变形。此外，不同特征被引用在相互不同的从属或独立权利要求中的纯粹事实并不指示无法有利地使用这些特征的组合，这样的组合在本发明的方面的范围内。
示例性头文件：
Figure BDA0002306228910000061
Figure BDA0002306228910000071
通过PC程序模板200生成的PC程序源代码210的示例性部分:
Figure BDA0002306228910000072
Figure BDA0002306228910000081
Figure BDA0002306228910000091
EQUIPMENT_STATUS和PROCESS_RESULT具有相似类型，但并未在此示出。
Figure BDA0002306228910000092
Figure BDA0002306228910000101
COMMAND和PARAMETERS具有相似类型，但并未在此示出。

Claims (14)

1.一种用于使用PC程序(220)控制PLC(30)的方法，
其中，PLC程序的源代码(310)包括数据段(100)，所述数据段(100)包括指示当运行PLC程序时待被PLC(30)暴露的服务的数据；
其中使用包括在所述数据段(100)中的数据以及PC程序模板(200)自动地生成PC程序的源代码(210)；
其中使用从PC程序的自动生成的源代码(210)生成的所述PC程序(220)控制PLC(30)。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述PC程序模板(200)为文本模板。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述数据段(100)为所述PLC程序的源代码(310)的头。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述PLC程序的源代码(310)是高级编程语言。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述PC程序(220)被配置为当在PC(20)上运行时显示图形化用户界面。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用所述PC程序(220)控制PLC(30)包括将值写入PLC和/或从PLC读取值。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用所述PC程序(220)控制PLC(30)包括从PLC接收信息和/或向PLC发送指令。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，待被PLC(30)暴露的服务包括用于将数据写入PLC的至少一个服务和/或用于从PLC读取数据的至少一个服务。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，PLC(30)使用在所述PLC(30)上运行的服务器暴露服务。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述PLC(30)运行所述PLC程序。
11.一种用于自动地创建用于控制PLC(30)的PC程序(220)的方法，
其中使用包括在PLC程序的源代码(310)的数据段(100)中的数据以及PC程序模板(200)自动地生成PC程序的源代码(210)，
所述数据段包括指示当运行所述PLC程序时待被PLC(30)暴露的服务的数据。
12.一种计算机，特别是以编程的形式，适于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。
13.一种计算机程序，具有程序代码，所述程序代码当在计算机上运行时使得所述计算机执行根据权利要求1-11中任一项所述的方法。
14.一种机器可读存储介质，具有根据权利要求13所述的计算机程序存储于其上。
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