CN112180829A - 一种用于plc设备的远程调试方法和系统 - Google Patents

一种用于plc设备的远程调试方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于PLC设备的远程调试方法，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，包括：通过移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，获取移动终端的USB接口模块的访问权限，通过USB接口模块与PLC设备建立通讯连接，响应调试上位机发出的调试指令，通过USB接口模块调试PLC设备。由于通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，使得PLC设备的调试无需专业技术人员到现场，提高PLC设备的调试效率，进而降低PLC设备的维护费用。

Description

一种用于PLC设备的远程调试方法和系统
技术领域
本发明涉及工控调试和监控技术领域，具体涉及一种用于PLC设备的远程调试方法和系统。
背景技术
随着PLC技术的进步，PLC控制器可采集和存储数据，在各个工业领域的生产中得到了越来越多的应用。但是，当设备在生产现场进行了一段时间的运营后，系统可能会出现一些不同程度的漏洞或者工程要求编程人员对系统程序进行功能补充及工艺动作流程的优化。现有的处理方式一般是派编程人员去生产现场进行设备调试，当供应商与现场设备距离很远时，这样的操作方式会大大增加企业的时间成本及产生的人力资源成本，因此需要设计一种远程调试PLC设备的方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是如何实现PLC设备的远程调试。
根据第一方面，一种实施例中提供一种用于PLC设备的远程调试方法，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，所述远程调试方法包括：
通过所述移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接；
获取所述移动终端的USB接口模块的访问权限；
通过所述USB接口模块与所述PLC设备建立通讯连接；
响应所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备。
一实施例中，还包括：
显示所述移动终端与所述调试上位机的通讯连接状态；和/或，显示所述USB接口模块与所述PLC设备的通讯连接状态。
一实施例中，所述移动终端的操作系统为安卓系统；和/或，所述无线通讯模块包括4G模块和/或5G模块。
一实施例中，所述无线通讯模块采用socket编程，应用TCP作为传输协议，通过IP地址和端口进行网络标识。
一实施例中，所述通过所述移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，包括：
所述无线通讯模块获取所述调试上位机的IP地址和端口，并依据所述调试上位机的IP地址和端口建立通讯连接；
和/或，
所述无线通讯模块通过一远端服务器与所述调试上位机建立通讯连接。
一实施例中，所述通过所述USB接口模块与所述PLC设备建立通讯连接，包括：
读取连接所述移动终端的HID设备的全局ID；
查询所述HID设备接口信息集合的句柄，以获取所述PLC设备的接口信息；所述PLC设备的接口信息包括接口缓冲区信息、VID信息和/或PID信息；
校验所述PLC设备的接口信息；
校验成功创建文件流，完成通讯连接。
一实施例中，所述响应所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备，包括：
接收所述调试上位机发出的所述调试指令；
解析和校验所述调试指令；
调用所述USB接口模块的通讯协议，将解析后的所述调试指令转发给所述PLC设备；
获取所述PLC设备反馈的调试结果数据；
打包所述调试结果数据；
将打包后的所述调试结果数据通过无线通讯模块发送给所述调试上位机。
根据第二方面，一种实施例中提供一种移动终端设备，包括处理器和存储器；
所述存储器用于存储程序；
所述处理器用于执行所述存储器中存储的程序，以实现如第一方面所述的远程调试方法的步骤。
根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个计算机程序，所述一个或者多个计算机程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如第一方面所述的远程调试方法的步骤。
根据第四方面，一种实施例中提供一种用于PLC设备的远程调试方法，通过移动终端来对所述PLC设备进行远程调试，所述移动终端包括无线通讯模块和USB接口模块，所述USB接口模块用于与所述PLC设备建立通讯连接，所述无线通讯模块用于与一调试上位机建立通讯连接；所述远程调试方法包括：
所述调试上位机通过所述无线通讯模块与所述移动终端建立通讯连接；
所述调试上位机向所述移动终端发送调试指令；所述移动终端将所述调试指令解析后发送给所述PLC设备，并接收所述PLC设备反馈的调试结果数据，以将所述调试结果数据转发给所述调试上位机。
根据第五方面，一种实施例中提供一种用于PLC设备的远程调试系统，包括移动终端，用于连接调试上位机和所述PLC设备；所述移动终端包括无线通讯模块、USB接口模块和控制模块；
所述无线通讯模块用于通过无线通讯网络与一调试上位机连接，以用于与所述调试上位机建立通讯连接;
所述USB接口模块用于与所述PLC设备的USB接口连接，以用于与所述PLC设备建立通讯连接；
所述控制模块用于响应所述无线通讯模块接收的所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备。
一实施例中，所述移动终端还包括显示模块，用于显示所述移动终端与所述调试上位机的通讯连接状态，和/或显示所述USB接口模块与所述PLC设备的通讯连接状态。
一实施例中，还包括调试上位机，通过无线通讯网络与所述移动终端建立通讯连接，以用于发出的调试指令和/或接收所述PLC设备反馈的调试结果数据。
依据上述实施例的一种用于PLC设备的远程调试方法，由于通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，使得PLC设备的调试无需专业技术人员到现场，提高PLC设备的调试效率，进而降低PLC设备的维护费用。
附图说明
图1为一种实施例中用于PLC设备的远程调试方法流程示意图；
图2为另一种实施例中用于PLC设备的远程调试方法流程示意图；
图3为一种实施例中用于PLC设备的远程调试系统的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
目前，无需到设备现场进行PLC调试和监控主要采用以下两种方法：
1）PLC控制器自带物联网功能，通过网络适配器模块或DTU模块与PLC控制器连接，采集工业设备数据，实现远程监控设备实时数据和智能控制。但对于某些设备厂家而言，只需实现程序售后编程，保证设备稳定运行，无需实时监测设备数据和运营管理，这种通过每台PLC控制器配置网络模块来实现远程调试和监控的方法虽然达到了远程调试设备的目的，但大大增加了设备厂商的成本和工作量，且物联网卡需定期续费，没有固定的充值接口。
2）PLC控制器不带物联网功能，采用市面上常见的远程控制软件：teamviewer或者QQ远程，需要2台工作站运行对应的远程软件，建立远程桌面连接，控制端的计算机上会显示终端计算机桌面的实时界面，从而远程操作对方的电脑运行PLC编程软件并控制PLC进行设备调试，这种通过通用远程软件来控制PLC的稳定性不好且不易安全防护。调试过程的流畅程度取决于图像的质量和网络速度，所以经常出现连不上或者断线的情况，软件比较卡顿，画面不流畅，操作和沟通都不方便，给编程人员远程调试增加了困难，影响设备厂商的生产进度。还有就是由于远程操作终端计算机的界面，所以PLC源程序需要发送给设备厂家才能实现远程调试PLC，程序必须双方公开透明，因此，无法达到安全保密的目的。
在本发明实施例中公开的远程调试方法，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，包括：通过移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，获取移动终端的USB接口模块的访问权限，通过USB接口模块与PLC设备建立通讯连接，响应调试上位机发出的调试指令，通过USB接口模块调试PLC设备。由于通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，使得PLC设备的调试无需专业技术人员到现场，提高PLC设备的调试效率，进而降低PLC设备的维护费用。
实施例一
请参考图1，为一种实施例中用于PLC设备的远程调试方法流程示意图，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，该远程调试方法包括：
步骤一，与调试上位机建立通讯连接。
通过移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接。一实施例中，无线通讯模块获取调试上位机的IP地址和端口，并依据调试上位机的IP地址和端口建立通讯连接。一实施例中，无线通讯模块通过一远端服务器与调试上位机建立通讯连接。调试上位机、远端服务器和移动终端之间采用TCP/IP方式进行通讯，由于调试上位机的IP和端口不固定且需要移动终端请求建立连接，所以需要搭建一个IP和端口固定且随时在线的远端服务器进行通讯数据的中转。一实施例中，建立的是临时通讯连接，可直接将调试上位机作为远端服务器，采用远程登录的方式先将调试上位机打开，进入等待连接的状态，然后将端口和调试上位机的IP地址发送给现场PLC设备的操作员。操作员将端口和IP地址输入到无线终端上并建立通讯连接。这样便无需再搭建和维护用于中转数据的远端服务器。
步骤二，获取USB接口模块的访问权限，包括：
读取连接移动终端的HID设备的全局ID。
查询HID设备接口信息集合的句柄，以获取PLC设备的接口信息，PLC设备的接口信息包括接口缓冲区信息、VID信息和/或PID信息。
校验PLC设备的接口信息。
校验成功创建文件流，完成通讯连接。
USB，全称Universal Serial Bus（通用串行总线），是一种串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛地应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品。它分为HOST(主设备)和SLAVE(从设备)，USB通讯是由Host端控制整个总线的数据传输的。单个USB总线上，只能有一个Host。具体到PLC设备的USB接口为Slave，主要是用于和PC电脑连接，通过编程软件实现程序下载、上传和数据读写等功能。而现在的智能手机基本都支持USB OTG功能（On The Go，这是在USB2.0引入的一种mode，提出了一个新的概念叫主机协商协议（Host Negotiation Protocol），允许两个设备间商量谁去当Host），使用该功能，当手机和PLC设备相连时，可已充当Host代替电脑实现对PLC设备的程序更改、监控和调试。
步骤三，与PLC设备建立通讯连接。
通过USB接口模块与PLC设备建立通讯连接。
步骤四，调试PLC设备。
响应调试上位机发出的调试指令，通过USB接口模块调试PLC设备，调试过程包括：
接收调试上位机发出的调试指令，解析和校验调试指令。
调用USB接口模块的通讯协议，将解析后的调试指令转发给PLC设备。
获取PLC设备反馈的调试结果数据，打包调试结果数据。
将打包后的调试结果数据通过无线通讯模块发送给调试上位机。
一实施例中，远程调试方法还包括显示移动终端与调试上位机的通讯连接状态，和显示USB接口模块与PLC设备的通讯连接状态。
一实施例中，移动终端的操作系统为安卓系统，和/或无线通讯模块包括4G模块和/或5G模块。一实施例中，无线通讯模块采用socket编程，应用TCP作为传输协议，通过IP地址和端口进行网络标识。
一实施例中，移动终端包括手机。
一种实施例中还公开了一种移动终端设备，包括处理器和存储器。存储器用于存储程序，处理器用于执行存储器中存储的程序，以实现如上所述的远程调试方法的步骤。一种实施例中，实现如上所述的远程调试方法的步骤可由运行在移动终端上的APP软件实现。其中，APP的运行过程包括：
APP在移动终端上开启，自动循环检测USB HID设备。检测到PLC设备，在移动终端的人机界面进行提示。其中，人机界面用于和操作人员进行交互，由于对PLC的监控和调试均由远端调试上位机上完成，移动终端上APP的人机界面简洁便于，主要包括：
1）PLC设备连接状态显示界面（USB连接状态）；
2）网络连接状态显示（包含IP和端口登陆界面）、请求连接按钮、断开连接按钮和连接状态显示界面；
3）状态提示信息，用于操作指导和状态显示，例如未检测到PLC设备时提示连接USB、下载程序时提示不要断开连接、网络或USB中断错误提示信息等。
在人机界面的网络连接按钮按下，检测IP和端口设置。
发送Socket连接请求，连接成功，更改人机界面显示信息。
等待调试上位机从网络发来的调试指令。
解析和校验调试指令。
调用USB通讯协议转发调试指令到PLC设备。
接收PLC设备反馈的调试结果数据，打包。
通过网络将PLC设备反馈的调试结果数据传回调试上位机。
循环执行上述步骤，并检测通讯完成命令、断开网络按钮和错误检测。
通讯结束，断开网络。
除了手机APP外，一实施例中，上述方法还需要用于远程监控的调试上位机。调试上位机主要在原有PLC监控上位机的基础上添加了网络通讯的功能。一实施例中，网络通讯功能实现可采用Socket（套接字）编程实现，通过三元组（ip地址、协议和端口）来进行网络间的标识，使用TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）作为传输层协议。TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，数据在传输前要建立连接（三次握手），传输完毕后还要断开连接（四次握手），客户端在收发数据前要使用 connect() 函数和服务器建立连接。建立连接的目的是保证IP地址、端口、物理链路等正确无误，为数据的传输开辟通道。
一种实施例中还公开了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个计算机程序，一个或者多个计算机程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的远程调试方法的步骤。
在本实施例中，远程调试方法通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，包括：通过移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，获取移动终端的USB接口模块的访问权限，通过USB接口模块与PLC设备建立通讯连接，响应调试上位机发出的调试指令，通过USB接口模块调试PLC设备。由于通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，使得PLC设备的调试无需专业技术人员到现场，提高PLC设备的调试效率，进而降低PLC设备的维护费用。
实施例二
请参考图2，为另一种实施例中用于PLC设备的远程调试方法流程示意图，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，其中，移动终端包括无线通讯模块和USB接口模块，USB接口模块用于与PLC设备建立通讯连接，无线通讯模块用于与一调试上位机建立通讯连接，该远程调试方法包括：
步骤100.与移动终端建立通讯连接。
调试上位机通过无线通讯模块与移动终端建立通讯连接；
步骤200.发送调试指令。
调试上位机向移动终端发送调试指令；
移动终端将接收的调试指令解析后发送给PLC设备；
移动终端接收PLC设备反馈的调试结果数据。
步骤300.接收调试结果数据。
移动终端将调试结果数据转发给调试上位机。
实施例三
请参考图3，为一种实施例中用于PLC设备的远程调试系统的结构示意图，包括调试上位机10、移动终端20和PLC设备30。移动终端20用于连接调试上位机10和PLC设备30。移动终端20包括无线通讯模块21、USB接口模块23和控制模块22。无线通讯模块21用于通过无线通讯网络与调试上位机10连接，以用于与调试上位机10建立通讯连接。USB接口模块23用于与PLC设备30的USB接口连接，以用于与PLC设备30建立通讯连接。控制模块22用于响应无线通讯模块21接收的调试上位机10发出的调试指令，通过USB接口模块23调试PLC设备30。一实施例中，移动终端20还包括显示模块24，用于显示移动终端20与调试上位机10的通讯连接状态，和/或显示USB接口模块23与PLC设备30的通讯连接状态。
一实施例中，远程调试系统还包括调试上位机10，通过无线通讯网络与移动终端20建立通讯连接，以用于发出的调试指令和/或接收PLC设备30反馈的调试结果数据。
在本申请一实施例中，通过移动终端的USB OTG来实现远程调试PLC设备，具有以下好处：
1、成本低廉，现在市面上的主流手机均支持USB OTG；大部分PLC设备也自带USB通讯口，而且即使不带，USB接口的成本也非常低廉。本方案主要硬件成本仅需一根便宜且通用的USB OTG转接线，替代了昂贵的通讯模块，节省去了搭建服务器的成本。
2、通讯速度快，移动终端通过4G/5G网络进行通讯，通讯速度快，且能随着无线网络的更新换代而快速的提升。
3、无需维护，远程拓展模块需要安装维护，损坏后还需要更换。而移动终端已经非常普及，可以随时借用，不需要专用的维护设备。
4、操作简单，现场操作员只需要连接好USB通讯线并登陆连接,其余的操作均可由专业技术人员远程操作解决。
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于PLC设备的远程调试方法，其特征在于，通过移动终端来对所述PLC设备进行远程调试，所述远程调试方法包括：
通过所述移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接；
获取所述移动终端的USB接口模块的访问权限；
通过所述USB接口模块与所述PLC设备建立通讯连接；
响应所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备。
2.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，还包括：
显示所述移动终端与所述调试上位机的通讯连接状态；和/或，显示所述USB接口模块与所述PLC设备的通讯连接状态。
3.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述移动终端的操作系统为安卓系统；和/或，所述无线通讯模块包括4G模块和/或5G模块。
4.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述无线通讯模块采用socket编程，应用TCP作为传输协议，通过IP地址和端口进行网络标识。
5.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述通过所述移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，包括：
所述无线通讯模块获取所述调试上位机的IP地址和端口，并依据所述调试上位机的IP地址和端口建立通讯连接；
和/或，
所述无线通讯模块通过一远端服务器与所述调试上位机建立通讯连接。
6.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述通过所述USB接口模块与所述PLC设备建立通讯连接，包括：
读取连接所述移动终端的HID设备的全局ID；
查询所述HID设备接口信息集合的句柄，以获取所述PLC设备的接口信息；所述PLC设备的接口信息包括接口缓冲区信息、VID信息和/或PID信息；
校验所述PLC设备的接口信息；
校验成功创建文件流，完成通讯连接。
7.如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述响应所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备，包括：
接收所述调试上位机发出的所述调试指令；
解析和校验所述调试指令；
调用所述USB接口模块的通讯协议，将解析后的所述调试指令转发给所述PLC设备；
获取所述PLC设备反馈的调试结果数据；
打包所述调试结果数据；
将打包后的所述调试结果数据通过无线通讯模块发送给所述调试上位机如权利要求1所述的远程调试方法，其特征在于，所述响应所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备，包括：
接收所述调试上位机发出的所述调试指令；
解析和校验所述调试指令；
调用所述USB接口模块的通讯协议，将解析后的所述调试指令转发给所述PLC设备；
获取所述PLC设备反馈的调试结果数据；
打包所述调试结果数据；
将打包后的所述调试结果数据通过无线通讯模块发送给所述调试上位机。
8.一种用于PLC设备的远程调试方法，其特征在于，通过移动终端来对所述PLC设备进行远程调试，所述移动终端包括无线通讯模块和USB接口模块，所述USB接口模块用于与所述PLC设备建立通讯连接，所述无线通讯模块用于与一调试上位机建立通讯连接；所述远程调试方法包括：
所述调试上位机通过所述无线通讯模块与所述移动终端建立通讯连接；
所述调试上位机向所述移动终端发送调试指令；所述移动终端将所述调试指令解析后发送给所述PLC设备，并接收所述PLC设备反馈的调试结果数据，以将所述调试结果数据转发给所述调试上位机。
9.一种用于PLC设备的远程调试系统，其特征在于，包括移动终端，用于连接调试上位机和所述PLC设备；所述移动终端包括无线通讯模块、USB接口模块和控制模块；
所述无线通讯模块用于通过无线通讯网络与所述调试上位机连接，以用于与所述调试上位机建立通讯连接;
所述USB接口模块用于与所述PLC设备的USB接口连接，以用于与所述PLC设备建立通讯连接；
所述控制模块用于响应所述无线通讯模块接收的所述调试上位机发出的调试指令，通过所述USB接口模块调试所述PLC设备。
10.如权利要求9所述的远程调试系统，其特征在于，所述移动终端还包括显示模块，用于显示所述移动终端与所述调试上位机的通讯连接状态，和/或显示所述USB接口模块与所述PLC设备的通讯连接状态。
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