CN110989486A - 一种上位机与plc的交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种上位机与PLC的交互方法，通过上位机加载交互配置表的信息，进而根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互，具体包括PLC连接配置、PLC变量配置、及系统变量配置，采用规范的交互接口的通信方法，实现了上位机与不同的PLC进行交互。同时，采用交互配置表实时更新交互信息，确保了PLC数据的准确性和及时性。
Description
技术领域
本发明涉及一种数据通讯技术，具体地说是一种上位机与PLC的交互方法。
背景技术
PLC又称为可编程逻辑控制器，是近些年来计算机领域所研究出来的一种新型控制系统，在工业行业中发挥了非常重要的作用。PLC的基本结构与微型计算机大致相同，主要包括电源、中央处理器、存储器、输入设备以及输出设备等多个基本结构，其中不同的结构发挥着不同的作用，具备各自的功能。PLC与上位机通信的实现与发展对于诸多领域来说都是具有非常深刻的意义的，上位机就是用于工业控制中的一台计算机，主要作用是监控与控制各个设备的运行状况，当出现问题时，在显示屏上能够体现出来，便于及时发现问题并且给出相应的解决办法，起到控制管理与决策的作用。所以PLC在一定程度上对上位机起到指挥及操控的作用。上位机将操控指令传达给PLC，之后PLC会对这一指令的正确性做出判断，然后会将判断结果反送给上位机，实现二者之间的通信，通过双方共同判断而执行最为准确的操作指令，从而加强控制系统的实际工作效果。但是PLC与上位机之间实现通信还有一个必须遵循的条件，那就是有一致的通信协议和通信格式，并且做到按照通信协议的要求进行编程。当不同或者多个PLC与上位机同时需要通信时，往往导致通信协议和通信格式等信息的不一致性，各通讯交互不合理，严重时会直接导致数据错乱或连接异常的情况。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提出了一种上位机与PLC的交互方法，通过在上位机中设置交互配置表，具体而言是上位机根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互，该方法可以实现实时的交互功能，提高了上位机与PLC之间通信的灵活性和处理信息的一致性，有效解决各PLC与上位机之间交互不合理，确保数据正常读取或写入。
一种上位机与PLC的交互方法，包括。
上位机设有与PLC交互的交互接口， PLC的通信类继承交互接口的方法，以用交互接口规范对应PLC的通信方法。
其中，交互接口用于与PLC端相应接口进行连接，用于实现程序运行和数据的传输，PLC接口端进一步与PLC中的电源、中央处理器、存储器等其他元件以特定的线路实现连接，其中，PLC中的中央处理器由控制器、运算器和寄存器3个部分组成，起着控制整个程序的作用，是实现PLC与上位机之间进行数据运算和传输的核心。PLC执行的各种程序均存储在存储器中。
通常，上位机起着监控与控制各个设备的运行状况，当出现问题时，在显示屏上能够体现出来，便于及时发现问题并且给出相应的解决办法，起到控制管理与决策的作用。而与其连接的PLC在收到上位机所发出的指令以后，则根据其要求完成特定的内容，执行操作，在此过程中上位机还能够起到监督管理的作用。也就是说，上位机负责编写以及发布程序和操作指令的，而其程序的编写必须要按照与之实现通信关系的PLC的指令来进行编写，所以PLC在一定程度上对上位机起到指挥及操控的作用。上位机将操控指令传达给PLC，之后PLC会对这一指令的正确性做出判断，然后会将判断结果反送给上位机，实现二者之间的通信，通过双方共同判断而执行最为准确的操作指令，从而加强控制系统的实际工作效果。
但是现有的PLC与上位机之间实现通信还有一个必须遵循的条件，那就是有一致的通信协议和通信格式，并且做到按照通信协议的要求进行编程。
本发明的一种上位机与PLC的交互方法，具体还包括：
上位机设有交互配置表，交互配置表的信息为预先设置或者为PLC实时信息，以存储PLC的相关信息。
当交互配置表的信息为预先设置，即为初始化时赋予的最初默认值。在实现上位机与PLC交互之后，会根据接收到的数据不断完善或更新初始数据，也就是PLC的实时信息。在每一次交互，获取新的数据后进行保存，以确保上位机与PLC之间数据持续运作，避免数据错乱。
可选的，当上位机需要与PLC交互时，上位机加载交互配置表的信息，上位机根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互。
其中，所述交互接口用于支持各类PLC的不同通讯方式。
任一交互接口只和一个PLC交互，确保数据的稳定性和数据的正常运行。
优选地，交互接口的通信方法是根据设备操作需求进行定义，以将PLC的通讯类形成统一规范，进而实现PLC根据上位机所编写的程序以及二者通信过程中所遵循的通信协议和通信格式所执行程序要求进行数据交互。
优选地，上位机根据实际需要来设定交互配置表的数量和信息内容，以满足设备操作需求。
其中，所述交互配置表为PLC连接配置表，上位机加载所述PLC连接配置表的连接参数信息，发送至所连接的PLC端，PLC端根据所接收的PLC连接配置表执行相应的程序，实现上位机和PLC交互连接。
进一步的，所述PLC连接配置表，上位机加载所述PLC连接配置类的连接参数信息，通过以太网，实现上位机和PLC交互连接，但不限于此。
所述交互配置表还可以为PLC变量配置表，具体包括：上位机加载所述PLC变量配置表配置了PLC各交互地址区域，供上位机实时从PLC读取相关信息。
进一步的，所述PLC变量配置表，配置位机与PLC的各交互地址区域，提供位机实时从PLC读取数据的依据。
所述交互配置表还可以为系统变量配置表，上位机加载所述系统变量配置表解析各区域信息的相关信息，上位机进而得到实际变量。
进一步的，所述系统变量配置表，用于上位机从PLC中读取一区域数据，所述区域数据为根据所述系统变量配置表中的起始位置和字节长度指定的区域数据，进而根据所述系统变量配置表对所获取的数据进行解析，获取到实际变量的数值。
优选地，交互配置表根据实际设备操作需求定义一个ID作为变量ID；上位机加载交互配置表的配置信息时，上位机查找该变量ID来读取相关交互行为。
优选地，交互配置表的信息刷新频率是实时更新，以确保PLC数据的准确性和及时性。
优选地，交互配置表的信息储存方式是缓存，以随时供给上位机获取PLC信息。
本发明所提供的一种上位机与PLC的交互方法，主要是在上位机设有与PLC交互的交互接口，PLC的通信类继承交互接口的方法，以用交互接口规范对应PLC的通信方法。具体是通过上位机设有交互配置表，当上位机需要与PLC交互时，上位机加载交互配置表的信息，上位机根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互，提高了上位机与不同或多个PLC之间交互的通用性，有效解决了各通讯交互不合理，及数据错乱或连接异常的技术问题。
附图说明
图1为一实施例的上位机与多PLC的交互示意图。
图2为一实施例的PLC连接前的配置示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种上位机与PLC的交互方法，具体上位机加载交互配置表的信息，进一步根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一较佳实施例中，本发明的上位机与多PLC的交互示意图，本发明的核心是通过使用接口化的方式来规范不同PLC的不同通讯协议类，具体在上位机之后设置一规范的通讯方法实现上位机与各PLC之间连接和交互，进一步还包括上位机根据不同的PLC型号及属性参数进行PLC配置，从而实现了一个上位机同时与多个PLC进行通讯。
上位机设有与PLC交互的交互接口，PLC的通信类继承交互接口的方法，以用交互接口规范对应PLC的通信方法，其中，所述PLC交互接口，支持各类PLC的不同通讯方式。
优选地，上位机与一个或多个不同的PLC进行通讯。
由于在PLC与上位机通信研究的过程中，依次包括了以下几个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段，其中，输入采样是输入由上位机所传达下来的数据，进行数据保存及处理，对采样进行分析，然后是用户程序执行，主要根据上位机编写的程序以及二者通信过程中所遵循的通信协议和通信格式所执行程序要求完成相应的程序，并输出特定的数据，实现上位机与PLC之间的数据交互。
而本发明为了解决现有的上位机与PLC数据交互中存在的数据交互前后差异，在上位机中设置了交互配置表，当上位机需要与PLC交互时，上位机加载交互配置表的信息，上位机根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互。其中，交互配置表的信息可选的包括：预先设置或者为PLC实时信息，以存储PLC的相关信息。其中，在初始化阶段可选的赋予所有参数最初的默认值，之后根据交互配置表对所接收到的数据进行处理，将数据存储到存储器之后读出并发送给相应的控制单元，实现对PLC的控制。
其中，任一交互接口只和一个PLC交互，在执行数据交互时实时保存交互数据，以防数据错乱。
交互接口的通信方法是根据设备操作需求进行定义，以将PLC的通讯类形成统一规范。
上位机根据实际需要来设定交互配置表的数量和信息内容，以满足设备操作需求。
优选地，上位机通过PLC通讯接口分别与欧姆龙PLC、培福PLC、西门子PLC、或其他任意PLC端进行连接时，执行PLC连接配置，通过上位机中所设置的PLC连接配置表获取各PLC连接参数信息，创建连接。进而通过PLC变量配置表根据起始地址和字节长度从PLC端读取区域数据，进而根据所加载的系统变量表解析所获取的数据，实现上位机与PLC之间的交互，进而还包括执行上位机中预设的系统变量配置，通过系统变量配置表中的变量ID进行加载指定数据信息，完成上位机实时读取各PLC中数据，同时，根据缓存的交互配置表中的实时数据，执行数据更新操作，完成实时写的交互功能。
作为另一优选的实施例，实现上位机与欧姆龙PLC交互前，需先进行上位机与欧姆龙PLC之间的连接配置，可选的，通讯模块采用欧姆龙生产的型号CP1W-CIF4I以太网通讯模块，根据以太网模块插入的位置需要对CP1H进行不同的配置。具体采用PLC连接配置表，根据PLC连接配置表中的需求定义连接参数信息，完成上位机与欧姆龙PLC的连接，进而上位机加载PLC变量配置表，根据表中定义的起始地址信息和字节长度等信息，获取相应区域数据，并反馈至上位机，保存实时数据并更新PLC变量配置表，实现由上位机对欧姆龙PLC实时运行情况的掌控，在PLC的任何工作方式下还可以通过“读”或“写”指令读取或写入PLC的状态信息。从而对PLC进行实时监视。可选的，通过上位机加载所述系统变量配置表解析各区域信息的相关信息，具体通过上位机定义一个ID作为变量ID，在进行交互时，上位机查找该变量ID来执行相关交互行为，PLC端响应接收到的上位机传达的指令，返回指定区域数据，上位机得到实际变量。为了确保数据的准确性及后续正常交互，保存实时刷新的交互配置信息，供随时获取PLC的数据，实现上位机数据交互的一致性和实时真实性。进一步的，通过在上位机设置与PLC交互的交互接口，PLC的通信类继承交互接口的方法，以用交互接口规范对应PLC的通信方法。可选的，还可以通过加载交互配置表，进行人为干预，直接根据实际情况，写入交互配置表的信息，提高数据交互的可控性和易操作性。
现有的PLC在实现多个PLC分布式控制，一个计算机集中管理的工业应用中，一般是在每个PLC端设置一个RS-422的编程接口，其作用是将PLC应用程序传到PLC程序存储器区，利用它完成上位机与PLC通信的问题，但是，从PLC编程口所采用的RS-422串行通信接口规范来看，RS-422串行口可以实现计算机与PLC1:N的总线式通信网络，但是，PLC编程口所采用的通信协议只支持计算机与之1:1的通信，因而现有技术中的无法实现1:N的通信，若采用1:1的通信，那么一般计算机只能提供两个串口，无法实现多个PLC通信的效果。
因此本发明所提供的一种上位机与多PLC的交互方法，是通过：上位机根据实际需要来设定交互配置表的数量和信息内容，以满足设备操作需求。
具体为。
优选地，所述交互配置表为PLC连接配置表；上位机加载所述PLC连接配置表的连接参数信息，实现上位机和PLC交互连接。
其中，所述PLC连接配置表，配置包括了PLC名称、PLC类型、通讯协议、IP、端口等。
进一步的，所述上位机加载所述PLC连接配置类的连接参数信息，通过以太网，实现上位机和PLC交互连接（如图2所示）。
优选地，所述交互配置表为PLC变量配置表；上位机加载所述PLC变量配置表配置了PLC各交互地址区域，提供由上位机实时从PLC读取相关信息。
其中，所述PLC变量配置表，配置包括了PLC变量名称、所述PLC、寄存器类型、起始地址、读取长度等
优选地，所述交互配置表为系统变量配置表；上位机加载所述系统变量配置表解析各区域信息的相关信息，上位机进而得到实际变量。
其中，所述系统变量配置表，配置包括了变量ID、所述PLC变量、数据类型、起始偏移量、数据长度、变量说明等。
作为另一优选的实施例，上位机与自动化成冷压容量设备交互，由于自动化成冷压容量设备共计有21个设备单元，及有21个PLC，其中各设备单元都有不同类型，分别为上料机、下料、化成夹具、冷压夹具、容量夹具、RGV。在生产过程中，需要上位机监控所有设备单元的状态、报警、生产数据等信息，及其RGV的调度，故上位机需要连接所有设备单元的PLC，才能实现对各机台的实时监控。21个PLC为欧姆龙PLC，但却有3种不同的型号，支持的通讯协议不一样，上料机、下料机、RGV的PLC支持FinsTCP协议，而夹具PLC只支持FinsUdp协议。
根据本发明提供的上位机与PLC的交互方法，通过采用统一的创建PLC连接接口，只需配置好各PLC的连接参数信息及选择的通讯协议类型，进一步通过上位机设置PLC连接配置表，即可创建相应连接对象，从而获取各PLC的数据，再针对不同的连接对象，根据需求，进而通过设置PLC变量配置表，编写交互逻辑，实现上位机与多PLC的交互。可选的，在交互过程中还可设置系统变量配置表进行PLC数据的实时获取和更新。
一种上位机与多PLC的交互方法，包括上位机，和一个或多个不同的待连接的PLC端，其中，上位机进一步包括了：所述交互配置表根据实际设备操作需求定义一个ID作为变量ID；上位机加载交互配置表的配置信息时，上位机查找该变量ID来读取相关交互行为。
其中，交互配置表的信息刷新频率是实时，以确保PLC数据的准确性。
交互配置表的信息储存方式是缓存，以随时供给上位机获取PLC信息。
作为另一优选的实施例，实现PLC连接配置、PLC变量配置、及系统变量配置具体还包括。
PLC连接配置：上位机加载所述PLC连接配置表，预先设置了PLC连接配置的连接参数，包括PLC名称、PLC类型、通讯协议、IP、端口等，通过该PLC连接配置表获取PLC端的本机参数信息，例如：OmRonFins Tcp参数，还可以是任意可配置的PLC类型，不限于此。还可以是不同的通讯协议FinsTcp，FinsUdp、EIP等通讯协议参数信息，不限于此。进而上位机通过PLC连接配置表通过以太网加载所述PLC连接配置类的连接参数信息，完成上位机与PLC连接。
PLC变量配置：通过所述PLC变量配置表，根据交互数据的开始地址和字节长度，配置了上位机与PLC的各交互地址区域，通过上位机实时从PLC读取数据，供后续实时读写提供了依据。
系统变量配置：针对PLC变量配置读取的变量数据或区域地址的数据，在上位机定义变量对应从PLC读取上来的数据块内对应位置的数据所对应的变量。通过解析获取到实际变量的数值，完成系统变量的配置。
PLC通讯连接上后，即可获取到配好的变量在PLC的实时数据，使用时可以通过变量ID进行读写操作。
本发明所提供的一种上位机与PLC的交互方法，主要通过PLC的ID找到对应的PLC通讯交互对象，通过上述发明，加载所述属性参数和根据实际需要来设定交互配置表的数量和信息内容，实现PLC连接配置、PLC变量配置、及系统变量配置，进一步的，在交互逻辑类中即可通过该对象获取PLC的实时数据，或对PLC进行各种读/写值操作，从而解决了各通讯交互直接处理不合理，数据错乱或连接异常的问题，实现了多个PLC与上位机交互情况的管理效率和数据管理的准确性。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。
Claims (10)
1.一种上位机与PLC的交互方法，其特征在于，
上位机设有与PLC交互的交互接口， PLC的通信类继承交互接口的方法，以用交互接口规范对应PLC的通信方法；
上位机设有交互配置表，交互配置表的信息为预先设置或者为PLC实时信息，以存储PLC的相关信息；
当上位机需要与PLC交互时，上位机加载交互配置表的信息，上位机根据交互配置表的配置信息读取PLC信息或执行交互接口的方法，实现上位机与PLC交互。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，任一交互接口只和一个PLC交互，以防数据错乱。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，交互接口的通信方法是根据设备操作需求进行定义，以将PLC的通讯类形成统一规范。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，上位机根据实际需要来设定交互配置表的数量和信息内容，以满足设备操作需求。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述交互配置表为PLC连接配置表；上位机加载所述PLC连接配置表的连接参数信息，实现上位机和PLC交互连接。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述交互配置表为PLC变量配置表；上位机加载所述PLC变量配置表配置了PLC各交互地址区域，提供由上位机实时从PLC读取相关信息。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述交互配置表为系统变量配置表；上位机加载所述系统变量配置表解析各区域信息的相关信息，上位机进而得到实际变量。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交互配置表根据实际设备操作需求定义一个ID作为变量ID；上位机加载交互配置表的配置信息时，上位机查找该变量ID来读取相关交互行为。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交互配置表的信息刷新频率是实时，以确保PLC数据的准确性。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，交互配置表的信息储存方式是缓存，以随时供给上位机获取PLC信息。
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