CN111565221A - 一种codesys远程调试模块及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种包括装有CODESYS IDE的PC机、本地端设备、云服务器、远程端设备、工控设备；所述PC机与本地端设备处于同一局域网中；所述远程端设备与与工控设备处于同一局域网中；所述本地端设备、远程端设备均与云服务器通过互联网连接；所述调试方法可实现不处于同一局域网下的开发层与设备层之间的数据传递；本发明可远程控制安装了CODESYS的实时核(CODESYS Runtime)的工控设备，即时对设备进行调试、维护与升级，减少了人力资源以及经济的浪费。

Description

一种CODESYS远程调试模块及方法
技术领域
本发明涉及CODESYS系统技术领域，具体涉及一种CODESYS远程调试模块及方法。
背景技术
CODESYS是一款工业自动化领域的一款开发编程系统，应用领域涉及工厂自动化、汽车自动化、嵌入式自动化、过程自动化和楼宇自动化等等。CODESYS系统主要包括开发层、通信层、设备层；开发层主要包括编译器及其配件组件、可视化界面编程组件，设备层主要为预先安装CODESYS的实时核的硬件，通信层一般为实现开发层与设备层通讯的网关服务器；CODESYS代码执行机制是编译执行，用户在开发层编写完成的IEC程序通过集成的编译器编译为二进制代码，再通过以太网或串口下载至设备层中，最终该应用程序中的文件已经被转为二进制代码存放在目标设备中，根据用户设定的执行方式循环执行对应程序。
所以，CODESYS的代码编写和最终运行并不在同一个环境中。编写代码在应用层，也就是装有CODESYS集成开发环境的PC机上，而编译出来的应用程序运行在硬件设备层，一般是各种工控设备。开发层编译出来的应用程序，最终都是需要通过通讯层，下载到硬件设备层。下载后在已经运行的应用程序上，也可以通过以太网，通过开发层的集成开发环境在线调试硬件设备上的应用程序。
故基于以上下载及调试方式，在现有方式中，需要将处于设备层的工控设备通过网线与处于开发层安装在PC机上的开发软件(IDE)连接在局域网中的同一网段中，并且开发软件(IDE)可以成功扫描到工控设备，才能进行下载和调试。这对于研发阶段，还未出厂的产品尚且方便。而那些已经安装且出厂的工控设备，它们可能在全国甚至全球的任何一个地方，现有的下载和调试方法，只能在同一局域网中实现。在这些出厂的工控设备在需要进行软件升级、出现故障需要调试、需要采集运行数据进行分析等情况下；现阶段都需要懂得编程的技术人员亲临现场处理。此处理方法造成了人力资源的浪费和经济成本的增加。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明针对现有技术所存在的问题，提出一种可远程对安装CODESYS应用程序的工控设备进行调试的模块及方法。
本发明具体采用以下技术方案：
一种CODESYS远程调试模块，包括装有CODESYS IDE的PC机、本地端设备、云服务器、远程端设备、工控设备；所述PC机与本地端设备处于同一局域网中；所述远程端设备与与工控设备处于同一局域网中；所述本地端设备、远程端设备均与云服务器通过互联网连接。
优选地，所述本地端设备与远程端设备均设有显示屏与按键、有线网络接口与4G模块及4G天线、充电接口和电池。
进一步地，所述CODESYS远程调试模块内部设有基于ARM的嵌入式系统。
进一步地，所述工控设备上安装有CODESYS应用程序。
基于以上CODESYS远程调试模块，本发明还提出一种CODESYS远程调试方法，方法布置具体如下：
S1：在装有CODESYS IDE的PC机与工控设备之间传送信息，分析两者的通信协议，建立两者之间的无线连接方式。
S2：装有CODESYS IDE的PC机向局域网内的指定网络端口发送原始数据，本地端设备监听指定的网络端口，捕获CODESYS IDE发送出来的原始数据；本地端设备进行组包，加上相关信息，将整个数据包发送至云服务器；
S3：服务器接收本地端上传的数据包，对相关信息进行解析，将数据包发送至需要送往的远程端设备；
S4：远程端设备接收服务器传送的数据包并进行拆包解析，将原始数据传送给工控设备；
S5：运行在工控设备上的CODESYS应用程序往局域网指定端口发送回复数据，远程端设备监听指定网络端口，捕获CODESYS应用程序发送出来的回复数据；远程端设备进行组包，加上相关信息，将将整个数据包发送至云服务器；
S6：服务器接收远程端设备上传的数据包，对相关信息进行解析，将数据包发送至需要送往的本地端设备；
S7：本地端设备接收服务器传送的数据包并进行拆包解析，将回复数据传送给PC机。
其中S2、S3、S5、S6中所述的相关信息包括远程端ID、本地端ID、状态码。
本发明克服了现有技术的弊端，可满足不处于同一局域网下的开发层与设备层之间的进行数据传递的要求，实现远程控制安装了CODESYS的实时核(CODESYS Runtime)的工控设备，可让编写CODESYS程序的技术人员，可以坐在工作岗位上，控制全球任何一台安装有本产品的的工控设备，即时对设备进行调试、维护与升级，减少了人力资源以及经济的浪费。
附图说明
图1为本发明CODESYS远程调试模块结构示意图；
图2为CODESYS远程调试方法原理示意图；
图3为CODESYS远程调试方法原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明提出一种CODESYS远程调试模块，其具体结构包括装有CODESYSIDE的PC机1、本地端设备2、云服务器3、远程端4、工控设备5；其中PC机1与本地端设备2通过网线连接，两者处于同一局域网中；远程端设备4与与工控设备5同样由网线连接，处于同一局域网中；本地端设备2与远程端设备2均设有4G模块及4G天线，均与云服务器4通过互联网连接；为方便日常操作及续航，本地端设备2与远程端设备4还设有显示屏与按键，充电接口和电池，CODESYS远程调试模块内部设有基于ARM的嵌入式系统。
在远程调试开始阶段，PC机与工控设备建立联系之前，装有CODESYS的PC机会往本机网段的局域网中指定端口发送广播(此处广播的含义为，往本局域网中的所有IP发送一个消息)，本地端设备2捕获该广播后，然后将其发送至云服务器3，云服务器3将其转发给远程设备4，远程设备4将收到的广播原始数据再广播给远程设备4和工控设备5所在的局域网，这样工控设备5才收到由云服务器转发来的广播；工控设备5收到PC机的广播，进行响应，同样经上述传输路线逆向发送广播给PC机1，PC机1收到该回复后，认为本局域网扫描到可连接的工控设备5，继而开发人员可以点击PC机1上的IDE显示出可连接的工控设备5，这样虽然PC机1与工控设备5虽不存在于同一局域网中，也可让PC机中的IDE与远程工控设备建立连接。
基于远程调试模块的结构，本发明的调试方法主要分为两部分：
第一部分为从开发层到设备层，如图2所示；该部分首先装有CODESYS IDE的PC机1向局域网内的指定网络端口发送原始数据，与其网线相连本地端设备2安装有Qt编写的应用程序，该应用程序运行于ARM系统，可监听指定的网络端口，捕获CODESYS IDE发送出来的原始数据，而后对其进行组包，加上本地端ID、远程端ID和状态码等包头后，将整个数据包通过4G网络发送至本公司组建的云服务器上；之后云服务器4进行转发，不论本地端设备2或远程端设备4，每台设备在上电启动后，即会向云服务器3注册自己的ID，告诉云服务器3自己已经和云服务器3建立连接可以正常接收数据了；云服务器3收到本地端设备2上传的数据包后，对数据包进行解析。因为包头包含了本地端和远程端的ID，所以服务器通过解析包头，就能得到此数据包来自何处，需要送往何处；云服务器3通过远程端的ID将数据包发送给远程端设备4，远程端设备4上同样安装有Qt编写的应用程序，可解析数据包，得到本地端的ID，也就知道数据该回复给哪台设备；然后远程端设备4将去掉包头的数据包，通过有线网络广播出去，与远程端连接在同一网线另一端的工控设备5，既可以收到此数据包。此数据包最初来自与本地端连接的PC机1上的CODESYS IDE，至此完成了从开发层到设备层的数据传递过程。
第二部分为设备层回复数据到开发层，如图3所示；该部分与第一部分类似，首先运行在工控设备5上的CODESYS应用程序会往局域网指定端口发送数据，装有Qt编写的应用程序的远程端设备4监听特定网络端口，即可捕获来自工控设备5上的CODESYS发出的数据，继而远程端设备4进行组包，加上远程端ID、本地端ID和状态码等包头后，将整个数据包通过4G网络发送给本公司组建的云服务器3上；之后仍由云服务器3进行转发，云服务器转发流程与第一部分上述云服务器转发流程一致；云服务器4通过本地端的ID将远程端设备4发来的数据转发给本地端设备1，装有Qt编写的应用程序的本地端设备通过解析数据包，得到工控设备5的原始数据，通过有线网络将原始数据广播出去，网线另一端连接的PC机1上的CODESYS IDE即可收到来自工控设备的原始数据。
至此，一次完整的CODESYS IDE和工控设备之间的数据交换已完成。工控设备虽然没有和装有CODESYS IDE的PC机直接相连，即开发层和设备层虽未处于同一局域网中，也可以通过本发明的转发实现数据交换，对工控设备进行调试，从而实现远程控制的功能。
显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种CODESYS远程调试模块，其特征在于，包括装有CODESYS IDE的PC机、本地端设备、云服务器、远程端设备、工控设备；所述PC机与本地端设备处于同一局域网中；所述远程端设备与与工控设备处于同一局域网中；所述本地端设备、远程端设备均与云服务器通过互联网连接。
2.根据权利要求1所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，所述本地端设备与远程端设备均设有显示屏与按键。
3.根据权利要求1所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，所述本地端设备与远程端设备均设有有线网络接口与4G模块及4G天线。
4.根据权利要求1所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，所述本地端设备与远程端设备均设有充电接口和电池。
5.根据权利要求1所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，所述CODESYS远程调试模块内部设有基于ARM的嵌入式系统。
6.根据权利要求1所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，所述工控设备上安装有CODESYS应用程序。
7.一种CODESYS远程调试方法，基于权利要求1-6所述的CODESYS远程调试模块，其特征在于，具体步骤如下：
S1：在装有CODESYS IDE的PC机与工控设备之间传送信息，分析两者的通信协议，建立两者之间的无线连接方式。
S2：装有CODESYS IDE的PC机向局域网内的指定网络端口发送原始数据，本地端设备监听指定的网络端口，捕获CODESYS IDE发送出来的原始数据；本地端设备进行组包，加上相关信息，将整个数据包发送至云服务器；
S3：服务器接收本地端上传的数据包，对相关信息进行解析，将数据包发送至需要送往的远程端设备；
S4：远程端设备接收服务器传送的数据包并进行拆包解析，将原始数据传送给工控设备；
S5：运行在工控设备上的CODESYS应用程序往局域网指定端口发送回复数据，远程端设备监听指定网络端口，捕获CODESYS应用程序发送出来的回复数据；远程端设备进行组包，加上相关信息，将将整个数据包发送至云服务器；
S6：服务器接收远程端设备上传的数据包，对相关信息进行解析，将数据包发送至需要送往的本地端设备；
S7：本地端设备接收服务器传送的数据包并进行拆包解析，将回复数据传送给PC机。
8.根据权利要求5所述的远程调试方法，其特征在于，所述相关信息包括远程端ID、本地端ID、状态码。
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