CN111522287B - 一种plc的安全信号处理方法、系统和存储介质 - Google Patents

一种plc的安全信号处理方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PLC的安全信号处理方法、系统和存储介质，方法包括：接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；所述正向映射步骤包括：创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；查找PLC程序内的硬件输入安全模块；通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；查找所述硬件输入安全模块的全局标签；创建所述全局标签的标准标签；添加所述全局标签与所述标准标签的映射。本发明能提高仿真结果的准确性。本发明可应用于工业自动化控制技术领域。

Description

一种PLC的安全信号处理方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其是一种PLC的安全信号处理方法、系统和存储介质。
背景技术
在虚拟仿真调试中，Process Simulate安全仿真信号通过OPC或者其他通讯协议软件连接PLC程序中的安全信号，仿真信号随着虚拟产线的生产运动模拟真实产线的生产时序逻辑，从而验证PLC程序的安全程序逻辑。但是在Allen Bradley PLC控制器信号通讯机制中，PLC程序中的安全信号由硬件安全模块构成，而Process Simulate的仿真信号无法与硬件安全模块内的信号进行连接。为了能顺利地模拟AB PLC程序中的安全信号，需要在Allen Bradley PLC程序的控制器标签中创建与硬件安全模块数据结构相同的标准信号，然后建立该标准信号与硬件安全模块的映射关系，实现用标准信号代替硬件安全模块，Process Simulate仿真信号与标准信号进行连接，即可对PLC程序进行安全信号模拟。
现有技术是人为手动的通过RS Logix 5000软件针对硬件安全模块信号一个一个建立映射信号并添加映射关系，同时修改硬件安全模块信号被调用的相关指令，然而，每个信号又有多个细化步骤，而一个完成的PLC项目，其信号个数有成百上千个，从而使得设计人员的工作量大幅增加，且人为建立映射信号和添加映射关系时，操作过程容易出现，导致仿真结果不正确。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种PLC的安全信号处理方法、系统和存储介质，其能降低设计人员工作量，提高仿真结果的准确性。
本发明所采用的第一种技术方案为：
一种PLC的安全信号处理方法，其包括以下步骤：
接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；
根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；
所述正向映射步骤包括：
创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；
查找PLC程序内的硬件输入安全模块；
通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；
查找所述硬件输入安全模块的全局标签；
创建所述全局标签的标准标签；
添加所述全局标签与所述标准标签的映射。
进一步，所述根据所述操作指令还包括对所述PLC程序文件内的PLC程序执行反向解除步骤：
所述反向解除步骤包括：
在确定所述PLC程序文件内存在布尔量安全开关标签后，依次删除所述PLC程序内携带有所述布尔量安全开关标签的表达式、结构体和COP指令；
生成所述PLC程序文件对应的修改程序文件。
进一步，在所述创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签这一步骤之前，还包括以下步骤：
对所述PLC程序文件内的程序结构进行判断。
进一步，所述查找PLC程序内的硬件输入安全模块，其具体为：
在所述PLC程序文件内的所有模块中查找符合预设要求的硬件输入安全模块。
进一步，所述通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令，其具体包括：
查找所述硬件输入安全模块被交叉引用的COP指令；
在所述COP指令的预设位置中插入所述布尔量安全开关标签。
进一步，所述查找所述硬件输入安全模块的全局标签，其具体包括：
获取所述COP指令的目标标签；
查找所述目标标签结构，获取所述目标标签结构的预设属性；
根据所述目标标签结构的预设属性查找所述目标标签的全局标签。
进一步，所述正向映射步骤，其还包括以下步骤：
生成信息文本，所述信息文本包含映射建立信息和屏蔽情况，以及布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签的创建结果。
本发明所采用的第二种技术方案为：
一种PLC的安全信号处理系统，其包括：
接收模块，用于接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；
执行模块，用于根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；
所述正向映射步骤包括：
创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；
查找PLC程序内的硬件输入安全模块；
通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；
查找所述硬件输入安全模块的全局标签；
创建所述全局标签的标准标签；
添加所述全局标签与所述标准标签的映射。
本发明所采用的第三种技术方案为：
一种PLC的安全信号处理系统，其包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行上述的一种PLC的安全信号处理方法。
本发明所采用的第四种技术方案为：
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现上述的一种PLC的安全信号处理方法。
本发明的有益效果是：本发明通过查找接收到的PCL程序文件内的所有硬件输入安全模块，接着通过预先创建的布尔量安全开关标签屏蔽硬件输入安全模块的COP指令，同时查找硬件输入安全模块的全局标签，并创建全局标签的标准标签，最后添加全局标签与标准标签的映射，以及布尔量安全开关标签与预先创建的布尔量标准开关标签的映射，以实现自动建立PCL程序文件内的所有硬件输入安全模块对应的映射关系，提高映射关系建立结果的准确性，以提高仿真结果的准确性，同时无需设计人员人为手动的对每个硬件输入安全模块分别建立映射关系，降低设计人员工作量。
附图说明
图1为本发明一种具体实施例的PLC的安全信号处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在进行具体的实施例描述之前，对以下专业术语进行解释：
虚拟仿真：通过软件建立数字化模型，基于该模型来仿真调试实际车间中的生产流程、机器人程序、PLC程序等，包括但不限于PLC程序、机器人离线程序、车间物料周转等。
AB PLC：英文全称为Allen Bradley PLC，本实施例为Allen Bradley下的PLC。
RS Logix 5000：与AB PLC设备配套的编辑PLC程序的软件。5000是软件的版本序列，可能会变化。该软件支持导出xml格式的PLC程序，文件后缀为l5x。
COP：AB PLC的指令，表示复制，例如复制地址。
XIO：AB PLC的指令，表示开关，该指令为真时，输入断开。
OPC：指OPC协议，OPC标准，其中，OPC的英文全称为Object Linking andEmbedding for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。
Tecnomatix：是一套西门子提供的全面的数字化制造解决方案组合，能够对工业制造，以及创新构思和原材料转化为实际产品的流程进行数字化改造、仿真、调试等。
Process Simulate(简称PS)、Process Design和Teamcenter：皆为Tecnomatix阵营下的软件，都为数字化制造服务，只是侧重点不同，面向的细分方向不同。
参照图1，本发明实施例提供了一种PLC的安全信号处理方法，本实施例应用于ABPLC程序的控制端，所述控制端与仿真软件的控制端通信。
本实施例包括以下步骤：
S100、接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；所述PLC程序文件可以为指定输入界面输入的L5X文件。所述操作指令为该指定输入界面的指定按钮触发的用于指示后续过程执行具体操作的指令。所述具体操作包括正向映射操作和反向解除映射操作。
S200、根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤或者反向解除步骤；在本步骤中，其具体为：当所述操作指令为执行正向映射操作的指令时，则执行步骤S211-S216；当所述操作指令为执行反向解除映射操作时，则执行步骤S221-S222。
具体地，在执行步骤S211-S216之前，需要对PLC程序文件内的程序结构进行判断。所述判断过程是检查PLC程序文件的结构中的映射节点、数据结构类型节点、全局标签节点、内部标签节点和程序文本是否至少存在一个，若满足要求，则继续执行步骤S211-S216。其中，步骤S211-S216之间的顺序不唯一，具体可以根据实际的要求进行调整，以下只是其中的一种具体实施例。
S211、创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；所述布尔量安全开关标签为安全类型的开关标签。所述布尔量标准开关标签为标准类型的开关标签。本步骤添加布尔量安全开关标签与布尔量标准开关标签的映射关系，其具体作用是使标准类型的开关标签与安全类型的开关标签保持同步变化且具有同样的功能。
S212、查找PLC程序内的硬件输入安全模块；本步骤具体是从PLC程序内的多个模块中查找符合预设要求的模块。该符合预设要求的模块即为硬件输入安全模块。例如，在一些具体的实施例中，所述预设要求为模块连接类型的节点处的Type＝“SafetyInput”，且该模块的数据结构类型的节点处的DataType以“AB：”开头。
S213、通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；在步骤S212中，查找到硬件输入安全模块后，会保存硬件输入安全模块的名称，本步骤是先根据硬件输入安全模块的名称查找所有硬件输入安全模块被交叉引用的COP运算表达式，即被交叉引用的COP指令，接着在COP运算表达式的预设位置中插入布尔量安全开关标签，以屏蔽COP指令。例如，可以在COP运算表达式的最前面插入布尔量安全开关标签和XIO逻辑运算符。
S214、查找所述硬件输入安全模块的全局标签；本步骤是先查找硬件输入安全模块被交叉引用的COP运算表达式中的目标标签，接着根据目标标签的标签名称在当前所属程序范围内的标签中查找目标标签的结构，并获取目标标签的结构的预设属性，最后根据该预设属性的名称得到目标标签的全局标签。
S215、创建所述全局标签的标准标签；步骤S214中得到的全局标签为安全类型的标签，无法被直接使用，因此，通过本步骤创建标准标签，以使仿真软件能够直接连接。最后，为了保持全局标签与标准标签的同步变化，需执行步骤S216。
S216、添加所述全局标签与所述标准标签的映射。本步骤通过添加全局标签与标准标签的映射关系，使得仿真软件可通过对标准标签进行仿真测试代替对全局标签的仿真测试过程。
当该PLC程序文件中的一个硬件输入安全模块完成上述步骤S211-S216后，继续对该PLC程序文件中的其它硬件输入安全模块进行处理。当然，也可以对多个硬件输入安全模块同步执行步骤S211-S216的处理过程。在对同一个PLC程序文件的所有硬件输入安全模块均执行完步骤S211-S216后，生成信息文本。该信息文本包含映射建立信息和屏蔽情况，以及布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签的创建结果，以使设计人员能够通过该信息文本掌握该PLC程序文件的处理结果。
由于上述执行正向映射操作后，会增加标签，因此，为了简化后续的使用，需要对上述执行了正向映射操作PLC程序文件执行反向解除操作。
具体地，所述反向解除步骤包括：
S221、在确定所述PLC程序文件内存在布尔量安全开关标签后，依次删除所述PLC程序内携带有所述布尔量安全开关标签的表达式、结构体和COP指令；具体地，由于正向映射操作后的标签均带有布尔量安全开关标签，因此，直接删除带有该布尔量安全开关标签的指令，即可完成PLC程序的反向解除过程。
S222、生成所述PLC程序文件对应的修改程序文件，使设计人员通过该修改程序文件即能快速了解PLC程序反向解除的具体结果。
此外，将本实施例应用到具体的操作中，其正向映射操作包括：
第一步，在接收到的L5X文件的指定标签下，新增一个sVC_switch布尔量安全开关标签和一个VC_switch布尔量标准开关标签，并创建该布尔量安全开关标签与该布尔量标准开关标签的SafetyTagMap。
第二步，在该指定文件下查找关键信息数据类型包含“AB：”字符以及该类型属性为SafetyInput的模块，即查找该指定文件下的硬件输入安全模块。
第三步，遍历所有硬件安全输入模块，将每一个硬件安全输入模块被交叉引用的程序段的COP运算表达式屏蔽，即在COP运算符前添加“XIO(sVC_switch)”。
第四步，获取第三步处理的COP运算表达式中的目标标签。
第五步、根据目标标签的标签名称在当前程序段所属程序范围内的标签中找到目标标签结构，获取目标标签结构的Alias For属性，该目标标签结构的Alias For属性指向目标标签结构所属的控制器标签。
第六步，遍历第一步中的L5X文件的指定标签，根据第五步获取的Alias For名称，得到目标的全局标签，该标签就是我们最终要进行替代的安全标签。
第七步，新建与第六步安全标签相同数据类型的标准标签，其具体包括：
A)复制该安全标签的内容；
B)将该安全标签的内容的名称中第一个下划线前的文字替换成sVC，类型由安全类型替换成标准类型。
C)粘贴在第一步中的L5X文件的指定标签的层级下。
第八步，创建第六步和第七步的安全标签和标准标签的映射关系。
第九步，若未完成硬件安全模块遍历，则重复第三步-第八步。
第十步，将上述步骤处理内容导出到用户选择的文件路径中，生成新的L5X文件。
第十一步，将所有在第七步中生成的sVC标准标签相关信息导出到Excel中。
在具体实施例的反向解除操作中，其具体包括：
第一步，判断用户选择的文件是否存在“sVC_swtich”Tag，若是，则满足逆转化条件，否则弹出提示窗口；
第二步，在映射关系中删除所有带有“sVC”标志的表达式；
第三步，在全局标签中删除所有带有“sVC”标志的结构体；
第四步，在程序段中删除所有带有“sVC”标志的指令“XIO(sVC_swtich)”
第五步，将文件内容导出到用户选择的文件路径中，生成新的L5X文件。
综上所述，本实施例通过查找接收到的PCL程序文件内的所有硬件输入安全模块，接着通过预先创建的布尔量安全开关标签屏蔽硬件输入安全模块的COP指令，同时查找硬件输入安全模块的全局标签，并创建全局标签的标准标签，最后添加全局标签与标准标签的映射，以及布尔量安全开关标签与预先创建的布尔量标准开关标签的映射，以实现自动建立PCL程序文件内的所有硬件输入安全模块对应的映射关系，提高映射关系建立结果的准确性，以提高仿真结果的准确性，同时无需设计人员人为手动的对每个硬件输入安全模块分别建立映射关系，降低设计人员工作量。
本发明实施例还提供了一种PLC的安全信号处理系统，其包括：
接收模块，用于接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；
执行模块，用于根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；
所述正向映射步骤包括：
创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；
查找PLC程序内的硬件输入安全模块；
通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；
查找所述硬件输入安全模块的全局标签；
创建所述全局标签的标准标签；
添加所述全局标签与所述标准标签的映射。
本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供了一种PLC的安全信号处理系统，其包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行上述的一种PLC的安全信号处理方法。
本发明方法实施例的内容均适用于本系统实施例，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法达到的有益效果也相同。
此外，本发明实施例还提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现上述的一种PLC的安全信号处理方法。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；
根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；
所述正向映射步骤包括：
创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；
查找PLC程序内的硬件输入安全模块；
通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；
查找所述硬件输入安全模块的全局标签；
创建所述全局标签的标准标签；
添加所述全局标签与所述标准标签的映射。
2.根据权利要求1所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，所述根据所述操作指令还包括对所述PLC程序文件内的PLC程序执行反向解除步骤：
所述反向解除步骤包括：
在确定所述PLC程序文件内存在布尔量安全开关标签后，依次删除所述PLC程序内携带有所述布尔量安全开关标签的表达式、结构体和COP指令；
生成所述PLC程序文件对应的修改程序文件。
3.根据权利要求1所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，在所述创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签这一步骤之前，还包括以下步骤：
对所述PLC程序文件内的程序结构进行判断。
4.根据权利要求1所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，所述查找PLC程序内的硬件输入安全模块，其具体为：
在所述PLC程序文件内的所有模块中查找符合预设要求的硬件输入安全模块。
5.根据权利要求1所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，所述通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令，其具体包括：
查找所述硬件输入安全模块被交叉引用的COP指令；
在所述COP指令的预设位置中插入所述布尔量安全开关标签。
6.根据权利要求5所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，所述查找所述硬件输入安全模块的全局标签，其具体包括：
获取所述COP指令的目标标签；
查找所述目标标签结构，获取所述目标标签结构的预设属性；
根据所述目标标签结构的预设属性查找所述目标标签的全局标签。
7.根据权利要求1所述的一种PLC的安全信号处理方法，其特征在于，所述正向映射步骤，其还包括以下步骤：
生成信息文本，所述信息文本包含映射建立信息和屏蔽情况，以及布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签的创建结果。
8.一种PLC的安全信号处理系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收PLC程序文件，以及与PLC程序文件对应的处理方向的操作指令；
执行模块，用于根据所述操作指令对所述PLC程序文件内的PLC程序执行正向映射步骤；
所述正向映射步骤包括：
创建布尔量安全开关标签和布尔量标准开关标签，添加所述布尔量安全开关标签与所述布尔量标准开关标签的映射；
查找PLC程序内的硬件输入安全模块；
通过所述布尔量安全开关标签屏蔽所述硬件输入安全模块的COP指令；
查找所述硬件输入安全模块的全局标签；
创建所述全局标签的标准标签；
添加所述全局标签与所述标准标签的映射。
9.一种PLC的安全信号处理系统，其特征在于，包括：
至少一个存储器，用于存储程序；
至少一个处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1-7任一项所述的一种PLC的安全信号处理方法。
10.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，其特征在于，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于实现如权利要求1-7任一项所述的一种PLC的安全信号处理方法。
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