CN112558505A - 工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备，其中方法包括：获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；获取工控设备的设备运行状态信息；当检测到主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并根据代码运行状态信息和设备运行状态信息继续执行主工控系统的控制处理。本发明实施例中的主副工控系统，并非彼此孤立的两套独立工控系统，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

Description

工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备

技术领域

本申请涉及一种工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备，属于计算机技术领域。

背景技术

工控系统广泛应用于加工制造等领域，提供对作业流程的自动化控制。一些工控系统为了避免单个系统出现问题而导致的作业中断，而采用了双系统的架构。现有技术中的工控双系统解决方案中，两系统分别设独立的电源、开关、复位、指示灯以及各类控制接口，两套系统彼此独立，当一套系统出现异常时切换到另一套控制系统。不过，这样的双系统架构，系统硬件成本高，切换时间较长，实时性差，不利于工业生产的场景要求，没有充分发挥出双系统相互配合的优势。

发明内容

本发明实施例提供一种工控系统的控制处理方法、装置、工控系统及电子设备以实现异常情况下快速及时的切换。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种工控系统的控制处理方法，包括：

获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；

获取工控设备的设备运行状态信息；

当检测到所述主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

本发明实施例还提供了一种工控系统的控制处理装置，包括：

代码运行状态信息获取模块，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；

设备运行状态信息获取模块，用于获取工控设备的设备运行状态信息；

切换控制模块，用于当检测到所述主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

本发明实施例还提供了一种工控系统，包括：

主工控系统，用于对工控设备执行控制处理；

副工控系统，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息；

对所述主工控系统进行异常状态监测，当检测到所述主工控系统状态异常时，执行工控系统的切换操作，并触发副工控系统根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

本发明实施例还提供了一种工控装置，包括SOC模块、MCU模块以及接口电路模块，

SOC模块，用于对工控设备执行控制处理；

MCU模块，与所述SOC模块连接，用于获取SOC模块的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息；

所述接口电路模块，与所述SOC模块和所述MCU模块连接，用于将所述SOC模块生成的工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，向所述工控设备输出，以及接收所述工控设备的电平反馈信号和/或模拟反馈信息，并转换为设备运行状态信息发送给所述MCU模块。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，以执行上述的工控系统的控制处理方法。

本发明实施例中的主副工控系统，并非彼此孤立的两套独立工控系统，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明实施例的工控系统的应用示例的结构示意图；

图2为本发明实施例的主工控系统的核心工控处理流程示意图；

图3为本发明实施例的工控系统的控制处理方法的应用场景的流程示意图；

图4为本发明实施例的工控系统的CPLD的切换控制处理逻辑示意图；

图5为本发明实施例的工控系统的控制处理方法的流程示意图；

图6为本发明实施例的工控系统的控制处理装置的结构示意图；

图7为本发明实施例的工控系统的另一结构示意图；

图8为本发明实施例的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

现有技术中的工控双系统解决方案中，两套系统彼此独立，当一套系统出现异常时切换到另一套控制系统。但系统硬件成本高，切换时间较长，实时性差，不利于工业生产的场景要求，没有充分发挥出双系统相互配合的优势。

本发明实施例采用的主副工控系统之间通信连接，副工控系统可以通过与主工控系统和工控设备不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而实现主工控系统异常时副工控系统及时主动的接管且不中断控制处理流程。

具体地，如图1所示，其为本发明实施例的工控系统的应用示例的示意图，在该工控系统内，配置了功能较为丰富的基于SOC(System on Chip，芯片级系统)平台的主工控系统，并且还配置了较为精简的基于MCU(Single Chip Microcomputer，单片微型计算机)平台的副工控系统，其中，主副工控系统通过外部电源进行供电，并且主副控制分别采用独立供电电路设计，从而使得两套工控系统的供电不会相互影响。如图中所示，基于SOC平台的主工控系统采用SOC域电源拓扑进行供电，基于MCU平台的副工控系统采用MCU+CPLD(Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件)域电源拓扑进行供电，同时，该电源也为下文介绍的作为I/O接口模块一部分的CPLD进行供电。在图1所示的硬件结构中，可以认为SOC整体上就相当于主工控系统，而MCU整体上就相当于副工控系统。当然，主工控系统和副工控系统也可以认为是嵌入到SOC和MCU的软件系统或者代码中的一部分，该部分软件系统或者代码主要用于执行工控处理。

主副工控系统分别采用了两种不同的平台架构，从而能够避免在主工控系统出现异常后，切换为副工控系统而再次出现同样异常的风险。另外，作为副工控系统采用了较为简洁的MCU平台架构，从而能够节省硬件资源。

在本发明实施例中，主副两套工控系统并非彼此独立，而是通过数据/控制总线连接保持通信关系，例如，主副工控系统之间可以通过心跳信号的方式进行交互，并且主副工控系统还通过数据/控制总线与工控设备保持通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而实现当主工控系统出现异常时，副工控系统接管主工控系统的控制处理的快速切换，从而让控制流程不发生中断。其中，这里说的工控设备是指工控系统的控制对象，例如加工中心、数控机床等大型设备，也可以是一些具体的工控部件，例如伺服控制器、红外编码器等。

具体地，在实际应用中，主工控系统用于在正常情况执行控制处理。其中，如图2所示，其为本发明实施例的主工控系统的核心工控处理流程示意图，主工控系统主要功能包括如下几个方面：

(1)将输入的生产工艺文件解析为工控代码。生产工艺文件是描述一个具体产品的生产加工工艺的文件。工控代码是指针对工控设备进行控制的程序代码，例如针对数控机床而设计的G/M代码。

在大型工控系统中，产品的加工均能够实现自动化处理，工控系统会先接收到产品的订单，其中订单中包含要生产或者加工的产品信息以及产品数量，工控系统可以根据订单去获取预先存储的工艺文件(当然工艺文件也可以作为订单一部分发送给工控系统)，并基于该工艺文件和订单中的产品数量来控制工控设备来实现对产品的生产加工。一个订单中一般只涉及一个具体产品(或者是具体类型的产品)，即一个订单一般只对应一个生产工艺文件。对于订单中生产多个产品的需求，可以通过对反复执行该生产工艺文件解析后的工控代码来实现，也可以将产品数量直接解析到工控代码中，从而执行一次工控代码来完成全部数量的产品加工。

(2)执行工控代码。执行工控代码的过程就基于工控代码向各个工控设备发送具体的指令。这些具体指令会通过I/O接口模块(下文介绍)的转换，最终形成对公开设备的控制信号，例如，输入/输出开关量、电机控制波形、输入/输出模拟量。

由于各个工控设备一般采用的硬件结构，需要通过电平信号或者模拟信号来控制，因此，SOC执行的控制指令还需要经过I/O接口模块进行转换。I/O接口模块的主要功能就是将代码转换为输出信号以及接受反馈信号。例如，通过I/O接口模块向伺服控制器和红外编码器等设备发送指令，发出或者接收输入/输出开关量以及输入/输出模拟量。I/O接口模块的结构可以如图1中所示，可以包括CPLD、电平转换/隔离电路、A/D(模拟信号到数字信号的转换模块)、D/A(数字信号到模拟信号的转换模块)等模块构成。

其中，CPLD作为I/O接口模块的核心控制部件，对电平转换/隔离电路、A/D、D/A等模块进行信号转换的控制。另外，CPLD的内部设置有用于存储工控设备的设备运行状态信息寄存器，以供主副工控系统进行读取。例如，CPLD中可以设置有用于存储数控机床中各个控制轴(方向、速度、位移)变量的寄存器，这些编码的值来自于数控机床的反馈，这些变量反映数控机床的控制轴当前所处的运行状态，此外，CPLD中还可以设置有输入/输出开关量/模拟量的寄存器，这些寄存器中记录了工控系统向工控设备输出的控制量，同时也会采集来自工控设备的反馈量，例如，向位移平台输出的控制量为移动5厘米，而位移平台反馈量为实际移动了4.9厘米，这些控制量和反馈量的数据可以用于对工控设备的误差进行判断等。CPLD可以根据工控系统所连接的不同的工控设备分别设计寄存器，例如可以针对数控机床设置专门的寄存器，也可以针对红外编码器设置寄存器。

此外，上述电平转换/隔离电路用于将控制信号转换为适用于工控设备的控制信号并对干扰源进行隔离，上述A/D、D/A模块用于对数字信号及模拟信号进行转换以实现模拟量的输入及输出。

基于上述的I/O接口模块的功能，上述的执行工控代码的过程可以具体为：

对工控代码进行解析，生成工控指令和/或控制数据并通过数据/控制总线发送给I/O接口模块。I/O接口模块将工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，并向工控设备输出。

其中，上述的工控指令可以是对工控设备的具体动作的控制，例如，控制工控设备向左移动。而控制数据是对具体动作的量化的信息，例如，控制工控设备移动的位移量为2厘米。

以上为正常情况下主工控系统所执行的将工艺文件解析为工艺代码并执行工艺代码的过程，当主工控系统出现异常时，副工控系统作为备用系统将主动接管主工控系统的控制处理，为此，副工控系统会为接管主工控系统做好准备，具体地：

一方面，副工控系统会不断地获取主工控系统的所执行的工控代码和代码运行状态信息，其中，代码运行状态信息可以包括标记代码执行位置的运行标志(记录代码当前执行到了哪里)和控制数据(例如让工控设备执行的位移量、运动轨迹等等)，以便在切换后，能够快速地找到当前执行以及随后执行的工控代码和相关控制数据，从而能够继续执行控制操作。由于主副工控系统间一直保持着通信连接，这样也便于副工控系统发现主工控系统的异常，从而能够及时接管工控系统。

另一方面，副工控系统也会通过数据/控制总线从I/O接口模块不断地获取工控设备的设备运行状态信息，在这个过程中，I/O接口模块与工控设备进行通信，获取设备运行状态信息，并存储在I/O接口模块的寄存器中，其中，设备运行状态信息可以为设备当前所处的运行状态，例如，以伺服控制器为例，其运行状态可以为处于速度控制模式或转矩控制模式等。副工控系统从I/O接口模块的寄存器中读取设备运行状态信息并进行保存。

副工控系统通过实时地记录代码运行状态信息和设备运行状态信息能够随时接管主工控系统所执行的工控处理。当检测到主工控系统状态异常时，副工控系统向I/O接口模块发送接管控制信号，I/O接口模块将控制逻辑切换为接受副工控系统控制，从而实现从主工控系统切换为副工控系统。

此外，副工控系统不断地获取工控设备的设备运行状态信息能够实时了解工控设备的运行反馈情况，从而能够判断出一些主工控系统出现异常的情况。另外，副工控系统还可以根据设备运行状态信息对工控设备进行监控，并对工控设备是否出现异常及是否需要维护等情况进行判断，当工控设备出现异常时可以进行报警处理，当判断工控设备需要维护时，则可以触发维护任务对设备进行维护。

以上介绍了主副工控系统基于通信实现主动及时的切换的基本原理，下面将通过具体的流程对该主副工控系统所执行的处理进行详细说明。

如图3所示，其为本发明实施例的工控系统的控制处理方法的应用场景的流程示意图。基于SOC平台的主工控系统启动(以下将以SOC指代主工控系统)后，通过心跳信号与基于MCU的副工控系统(以下将以MCU指代副工控系统)的保持状态连接状态。

SOC通过解析工艺文件得到工控代码，然后执行工控代码产生工控指令和控制数据，并发送给作为I/O接口模块一部分的CPLD，以向工控设备发送控制信号。另一方面，SOC同步工控代码的代码运行状态给MCU，此外，MCU还实时读取CPLD寄存器内部的有关工控设备的变量，生成并实时更新工控设备的运行状态表，其中，工控设备的运行状态表记录了工控设备的运行状态，例如，控制设备执行到哪条工控指令，控制设备运行过程中的设备参数等等，以便MCU实时检测SOC是否出现异常，以及在接管时能够了解工控设备的运行情况。

当SOC出现异常时，MCU一方面通知CPLD由MCU接管控制处理，另一方面根据工控设备的运行状态表内容和代码运行状态，确定由哪条指令或哪个坐标开始继续生产。

由于工控系统的工控处理是由订单触发，如前面所介绍的一个订单对应一个具体型号产品，即对应一个生产工艺文件。当订单的产品加工完成后，会处理下一个订单，而下一个订单将会加载新的生产工艺文件，执行新的工控代码。在针对一个订单处理的过程中，SOC在对工艺文件解析后，会将工控代码全部同步给MCU，以便于MCU进行接管。而当一个订单结束后，需要对下一个订单进行加工作业时，MCU需要获取新的工艺文件。如前面所介绍的，SOC的系统功能相对于MCU会更加丰富，在实际应用中，SOC一般会配置于网络连接的通信接口，从而能够通过网络来自动接收订单，从而执行工控处理。而MCU的系统功能配置会相对简单，为了简化系统复杂度，可以省去网络接口。因此，当MCU接管后，在一个订单处理完成后，如果还需要处理新的订单，可以通过手动加载新的订单的方式来执行新的订单对应的工控处理。对于已经完成的订单，MCU也会累计订单数量，并在SOC恢复正常后，同步给SOC。

此外，当SOC未出现异常情况下，MCU可以作为自校验单元，来对工控设备的运转状态进行监控。例如，可以根据CPLD读取红外编码器的数据，判断每条位移指令是否达到坐标或速度要求，当编码区回读的位移或速度数据正常，那么工控设备不需要维护。当出现数据不正常时，对出现的误差进行累计计算，根据误差累计机制进行判断(可能是在多次出现误差之后)，当误差累计达到预设的阈值后，触发工控设备维护任务。

在上述正常状态下的工控处理中，CPLD作为I/O接口模块的核心控制部件，将会接收主工控系统的工控指令，对工控设备执行各种工控处理，而MCU只有读取CPLD的寄存器的权限。当出现异常需要切换为副工控系统时，在CPLD中，需要将自身处理逻辑切换为接受MCU的控制。如图4所示，其为本发明实施例的工控系统的CPLD的切换控制处理逻辑示意图，CPLD启动会先初始化内部线程和寄存器，并且在默认状态下只接受SOC的接管控制，而只对MCU开放寄存器的只读权限。CPLD会不断判断是否接收到MCU的接管控信号，如果接收到，则CPLD切换为由MCU接管，从而能够接收MCU发送的工控指令和工控数据，并转换为控制信号向工控设备发送，如果没有接收到，仍然保持SOC的接管控制，MCU依然只有只读权限。

需要说明的是，上述的CPLD也可以采用其他可编程逻辑器件，例如FPGA等，只要能够执行SOC和MCU的工控指令并转换为针对工控设备的控制信号，或者借助电平转换/隔离电路、A/D、D/A等模块转换为工控设备的控制信号即可。

本发明实施例的主副工控系统，并非彼此孤立的两套独立工控系统，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

下面通过再通过其他实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

如图5所示，其为本发明实施例的工控系统的控制处理方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

S101：获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息。

具体地，主工控系统可以通过数据/控制总线将工控代码和代码运行状态信息同步给副工控系统，其中，主副工控系统之间可以通过心跳信号的方式进行交互。

其中，上述的主工控系统可以为基于SOC平台的工控系统，副工控系统可以为基于MCU平台的工控系统，主工控系统和副工控系统可以分别采用独立电源电路供电。

另外，这里所说的工控代码可以为由工艺文件解析而来的针对工控设备进行控制的程序代码，例如G/M代码。代码运行状态信息可以包括标记代码执行位置的运行标志(记录代码当前执行到了哪里)和控制数据(例如，让工控设备执行的位移量、运动轨迹等)

S102：获取工控设备的设备运行状态信息。

具体地，前述的I/O接口模块与工控设备进行通信，获取设备运行状态信息，并存储在I/O接口模块的寄存器中，副工控系统从I/O接口模块的寄存器中读取设备运行状态信息并保存。

S103：当检测到主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并根据代码运行状态信息和设备运行状态信息继续执行主工控系统的控制处理

具体地，主副工控系统之间通过心跳信号保持通信连接，当副工控系统发现心跳信号中断或者出现异常时，可以判断出检测到主工控系统状态异常，从而，副工控系统向I/O接口模块发送接管控制信号，I/O接口模块将控制逻辑切换为接受副工控系统控制。

以上介绍了副工控系统通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换的处理过程。

在本发明实施例中，主工控系统主要执行如下工控处理：主工控系统获取生产工艺文件，并将生产工艺文件解析为工控代码，并对工控代码进行解析，生成工控指令和/或控制数据并发送给I/O接口模块；I/O接口模块将工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，并向工控设备输出。其中，工控指令可以是对工控设备的具体动作的控制，而控制数据可以是对具体动作的量化的信息。

本发明实施例的副工控系统除了随时准备接管主工控系统的工控处理之外，还可以对工控设备的监控处理，从而进行及时报警或者维护。具体地，副工控系统根据设备运行状态信息对工控设备进行监控，并对工控设备是否出现异常和/或是否需要维护进行判断，如果判定为工控设备出现异常，则执行报警处理，如果判定为工控设备需要维护，则触发设备维护任务。

在本发明实施例的工控系统的控制处理方法中，主副工控系统并非彼此孤立的两套独立工控系统，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

实施例二

如图6所示，其为本发明实施例的工控系统的控制处理装置的结构示意图，其主要包括：

代码运行状态信息获取模块11，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；

设备运行状态信息获取模块12，用于获取工控设备的设备运行状态信息；

切换控制模块13，用于当检测到主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并触发副工控系统根据代码运行状态信息和设备运行状态信息继续执行主工控系统的控制处理。

上述控制处理装置可以设置于副工控系统一侧，作为副工控系统的一部分或者独立于副工控系统而设置。例如，可以设置于前述示例中的MCU中。

基于本发明实施例的工控系统的控制处理装置的控制处理，主副工控系统并非彼此孤立的两套独立工控系统，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

实施例三

如图7所示，其为本发明实施例的工控系统的另一结构示意图，该示意图中示出了包括主副两套工控系统的结构，该工控系统包括：

主工控系统21，用于对工控设备执行控制处理。其中，控制处理主要包括获取生产工艺文件，并将生产工艺文件解析为工控代码，并执行工控代码，从而控制工控设备20执行具体的加工处理动作。

副工控系统22，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息；此外，副工控系统22对主工控系统进行异常状态监测，当检测到主工控系统状态异常时，执行工控系统的切换操作，并根据代码运行状态信息和设备运行状态信息继续执行主工控系统的控制处理。上述的主工控系统21和副工控系统22之间可以通过数据/控制总线连接，并以心跳信号的方式保持通信状态，从而能够让副工控系统22及时发现主工控系统出现异常的状态。

此外，为了让工控系统产生的控制指令能够控制工控设备20，还需要对控制指令以及控制数据进行转换，以适应工控设备20的控制要求。因此，上述工控系统还可以包括I/O接口模块23。主工控系统21执行工控代码的处理可以具体包括：对工控代码进行解析，生成工控指令和/或控制数据并发送给I/O接口模块23。相应地，I/O接口模块23可以用于将工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，并向工控设备20输出。

另一方面，I/O接口模块23，还可以获取工控设备20的反馈信息并提供给副工控系统以用于对工控设备的监控。具体地，I/O接口模块23还可以用于与工控设备进行通信，获取设备运行状态信息，并存储在I/O接口模块23的寄存器中；副工控系统22从I/O接口模块23的寄存器中获取设备运行状态信息。副工控系统22除了对主工控系统的异常进行监测之外，还可以利用其空闲的资源对工控设备20的状态进行监控。具体地，副工控系统22还可以用于根据设备运行状态信息对工控设备进行监控，并对工控设备是否出现异常和/或是否需要维护进行判断，如果判定为工控设备出现异常，则执行报警处理，如果判定为工控设备需要维护，则触发设备维护任务。

本发明实施例的工控系统包括主副两套工控系统，这两套工控系统非彼此孤立，副工控系统一方面通过与主工控系统和工控设备的不断通信来获知工控代码的运行状况和设备运行状态，从而能够实现快速切换而不中断控制处理流程，另一方面，通过与主工控系统和工控设备的通信还能够及时发现主工控系统的异常，从而实现主动及时的切换。

实施例四

本发明实施例还提供了一种工控装置，包括SOC模块、MCU模块以及接口电路模块，

SOC模块，用于对工控设备执行控制处理，即SOC模块作为主工控系统。

MCU模块，与SOC模块连接，用于获取SOC模块的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息。即MCU模块作为副工控系统，用来随时做好准备，接替SOC模块的处理工作。

接口电路模块，与SOC模块和MCU模块连接，用于将SOC模块生成的工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，向工控设备输出，以及接收工控设备的电平反馈信号和/或模拟反馈信息，并转换为设备运行状态信息发送给MCU模块。其中，接口电路模块可以采用CPLD等硬件可编程逻辑电路来实现。

进一步地，也可以在实现接口电路模块时，采用两块CPLD电路模块的结构，其中一块CPLD电路模块被设计为与SOC模块连接，用于执行工控指令和/或控制数据到电平控制信号和/或模拟控制信号的转换，向工控设备输出。另一块被设计为与MCU模块连接，用于接收工控设备的电平反馈信号和/或模拟反馈信息，并转换为设备运行状态信息发送给MCU模块。当SOC模块出现故障时，由MCU模块接管这两块CPLD电路模块。

此外，前面所介绍的，SOC模块和MCU模块通过心跳信号的方式保持连接，MCU模块可以通过监测心跳信号的方式来监测SOC模块是否正常，当监测心跳信号出现异常后，则MCU模块主动接替SOC模块，对工控设备执行控制处理，相应地，MCU模块也就接管了接口电路模块。

上述的工控装置通过采用具有差异化的工控平台分别主工控系统和副工控系统，从而当主工控系统出现问题时，同样的问题一般不会再出现于副工控系统中，从而确保了整个工控装置的稳定性。另外，从成本角度考虑，主工控系统采用了基于SOC平台的芯片模块，从而实现较为全面的主工控处理作业，而从工控系统采用了相对成本较低的MCU平台的芯片模块，其芯片系统相对精简，更适于作为数据采集以及异常检测等工作。另外，作为一些变形方案，主工控系统可以采用配置较高的基于SOC平台的芯片系统，而从工控系统也采用配置较低的基于SOC平台的芯片系统，或者配置较低的基于SOC平台的芯片系统和MCU平台的芯片系统的结合。

上述工控设备作为提供给用户的一种产品级设备，可以允许用户进行配置，从而能够让用户基于自身的实际需要，去灵活选择功能和配置成本。

实施例五

前面实施例描述了本发明实施例的流程处理及装置结构，上述的方法和装置的功能可借助一种电子设备实现完成，如图8所示，其为本发明实施例的电子设备的结构示意图，具体包括：存储器110和处理器120。

存储器110，用于存储程序。

除上述程序之外，存储器110还可被配置为存储其它各种数据以支持在电子设备上的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。

存储器110可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

处理器120，耦合至存储器110，用于执行存储器110中的程序，以执行前述实施例中所描述的工控系统的控制处理方法的操作步骤。

此外，处理器120也可以包括前述实施例所描述的各种模块以执行工控系统的控制处理，并且存储器110可以例如用于存储这些模块执行操作所需要的数据和/或所输出的数据。

对于上述处理过程具体说明、技术原理详细说明以及技术效果详细分析在前面实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

进一步，如图所示，电子设备还可以包括：通信组件130、电源组件140、音频组件150、显示器160等其它组件。图中仅示意性给出部分组件，并不意味着电子设备只包括图中所示组件。

通信组件130被配置为便于电子设备和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件130经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件130还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

电源组件140，为电子设备的各种组件提供电力。电源组件140可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备生成、管理和分配电力相关联的组件。

音频组件150被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件150包括一个麦克风(MIC)，当电子设备处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器110或经由通信组件130发送。在一些实施例中，音频组件150还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

显示器160包括屏幕，其屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种工控系统的控制处理方法，包括：

获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；

获取工控设备的设备运行状态信息；

当检测到所述主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

所述副工控系统与所述主工控系统通过心跳信号的方式进行交互，以对所述主工控系统的状态异常进行检测。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

主工控系统获取生产工艺文件，并将所述生产工艺文件解析为工控代码，并执行所述工控代码。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，执行所述工控代码包括：

对所述工控代码进行解析，生成工控指令和/或控制数据并发送给I/O接口模块；

所述I/O接口模块将所述工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，并向所述工控设备输出。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述获取工控设备的设备运行状态信息包括：

I/O接口模块与所述工控设备进行通信，获取所述设备运行状态信息，并存储在所述I/O接口模块的寄存器中，

所述副工控系统从所述I/O接口模块的寄存器中读取所述设备运行状态信息并保存。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息包括：

所述主工控系统通过数据/控制总线将所述工控代码和代码运行状态信息同步给所述副工控系统。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，还包括：

所述副工控系统根据所述设备运行状态信息对所述工控设备进行监控，并对所述工控设备是否出现异常和/或是否需要维护进行判断，如果判定为所述工控设备出现异常，则执行报警处理，如果判定为所述工控设备需要维护，则触发设备维护任务。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，将主工控系统切换为副工控系统包括：

所述副工控系统向所述I/O接口模块发送接管控制信号；

所述I/O接口模块将控制逻辑切换为接受所述副工控系统控制。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述主工控系统为基于SOC平台的工控系统，所述副工控系统为基于MCU平台的工控系统。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述主工控系统和所述副工控系统分别采用独立电源电路供电。

11.一种工控系统的控制处理装置，包括：

代码运行状态信息获取模块，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息；

设备运行状态信息获取模块，用于获取工控设备的设备运行状态信息；

切换控制模块，用于当检测到所述主工控系统状态异常时，将主工控系统切换为副工控系统，并触发副工控系统根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

12.一种工控系统，包括：

主工控系统，用于对工控设备执行控制处理；

副工控系统，用于获取主工控系统的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息；

对所述主工控系统进行异常状态监测，当检测到所述主工控系统状态异常时，执行工控系统的切换操作，并根据所述代码运行状态信息和所述设备运行状态信息继续执行所述主工控系统的控制处理。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述对工控设备执行控制处理包括：

主工控系统获取生产工艺文件，并将所述生产工艺文件解析为工控代码，并执行所述工控代码。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，还包括I/O接口模块，

所述执行所述工控代码包括：对所述工控代码进行解析，生成工控指令和/或控制数据并发送给I/O接口模块，

所述I/O接口模块，用于将所述工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，并向所述工控设备输出。

15.根据权利要求12所述的系统，其中，还包括I/O接口模块，

I/O接口模块，用于与所述工控设备进行通信，获取所述设备运行状态信息，并存储在所述I/O接口模块的寄存器中；

所述副工控系统从所述I/O接口模块的寄存器中获取所述设备运行状态信息。

16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述副工控系统还用于根据所述设备运行状态信息对所述工控设备进行监控，并对所述工控设备是否出现异常和/或是否需要维护进行判断，如果判定为所述工控设备出现异常，则执行报警处理，如果判定为所述工控设备需要维护，则触发设备维护任务。

17.一种工控装置，包括SOC模块、MCU模块以及接口电路模块，

SOC模块，用于对工控设备执行控制处理；

MCU模块，与所述SOC模块连接，用于获取SOC模块的所执行的工控代码的代码运行状态信息和获取工控设备的设备运行状态信息；

所述接口电路模块，与所述SOC模块和所述MCU模块连接，用于将所述SOC模块生成的工控指令和/或控制数据转换为电平控制信号和/或模拟控制信号，向所述工控设备输出，以及接收所述工控设备的电平反馈信号和/或模拟反馈信息，并转换为设备运行状态信息发送给所述MCU模块。

18.根据权利要求17所述的工控装置，其中，所述SOC模块和所述MCU模块通过心跳信号的方式保持连接，

所述MCU模块还用于当监测所述心跳信号出现异常后，接替所述SOC模块，对工控设备执行控制处理。

19.一种电子设备，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，以执行权利要求1至10所述的工控系统的控制处理方法。

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