CN113050554B - 人机交互多协议通讯方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种人机交互多协议通讯方法及介质，用于HMI设备，方法包括：下载上位机组态软件以及不同协议的数据通讯库文件，解析并运行；所述上位机组态软件设置通讯接口的通讯方式，为单个通讯接口配置多种不同协议的通讯方式，并在组态界面上设置若干不同种设备类型的画面地址；各数据通讯驱动程序根据画面地址得到协议名称并将画面地址分类整合为N个协议各自的通讯数据包；HMI通讯线程从数据通讯驱动程序中依次取出协议i的通讯数据包中的一个数据包发送。本发明提高了HMI的使用灵活度，扩展了HMI的应用场景，对HMI的实用性有一定程度的提高。
Description
技术领域
本发明涉及通讯方法技术领域，特别涉及一种人机交互多协议通讯方法及介质。
背景技术
随着我国传统工业技术的改造升级、工厂自动化以及企业信息化的飞速发展，社会对工业自动化控制产品的需求将不断的增长。工业自动化控制产品是实现规模、高效、精准、智能的重要前提和保证，其应用十分广泛，而且随着工业4.0的提出，工业自动化必然是工业领域未来发展的大趋势。HMI(用户人机界面)对于工业自动化设备的操作和维护是非常重要的，用户界面提供使用者在操作期间监视机械状态、生产状况等等。如果用户没有这些交互界面，工业自动化的实现是不方便的。在工业控制领域，HMI设备一般是通过PLC(ProgrammableLogic Controller)或者变频器来完成对工厂产线的自动化控制，HMI与PLC或者变频器之间的通讯方式一般有多种，其中以太网和串口是比较常用的两种。
用户一般会通过HMI上位机软件把PLC或者变频器地址以控件的形式在组态画面上进行布局设置，然后通过串口或者以太网将组态下载到HMI，HMI一方面可以通过串口或者以太网读取所连接PLC或者变频器设备的相关地址数据，并显示在HMI界面上，从而实现能实时监控PLC或者变频器地址数据变化情况，达到对产线运行情况的了解；另一方面也可以通过修改相关控件地址数据，修改所连PLC或者变频器的地址数据，从而实现对PLC或者变频器相应运动的控制。
现有的HMI通讯方式是通过RS232接口连接一台PLC或者变频器设备，或者通过RS485接口连接具有相同协议的多台PLC或者变频器设备。
原有的通讯方式也能实现通过HMI与PLC之间的通信来反馈产线的生产情况，或者通过HMI操作PLC地址数据实现对产线运行情况的一些调整。但是HMI的串口或者以太网通讯接口，单个接口只能与一种协议的PLC或者变频器进行通信，这样限制了HMI的使用范围。由于工业设备之间的通讯协议没有统一的标准，导致各PLC或者变频器厂商生产出的设备的通讯协议格式差别较大，相互之间不兼容。如果工厂产线上控制设备既有PLC又有变频器，并且PLC和变频器来自不同厂家，那么由于HMI与PLC或者变频器现有通讯方式的限制，就需要大量HMI设备的部署，导致采购的HMI增多，进而增加了工厂的生产成本，或者给HMI设备开辟更多通讯接口，也进一步提高了HMI采购价格。现有HMI与PLC或者变频器之间的单一协议的通讯方式，限制了HMI的使用范围，不利于HMI设备的推广使用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种人机交互多协议通讯方法，能够提高HMI的使用灵活度，扩展了HMI的应用场景。
本发明还提出一种实施上述方法的计算机可读存储介质。
根据本发明的第一方面实施例的人机交互多协议通讯方法，用于HMI设备，包括：S100、下载上位机组态软件以及不同协议的数据通讯库文件，解析并运行组态程序；所述上位机组态软件设置通讯接口的通讯方式，为单个所述通讯接口配置多种不同协议的通讯方式，并在组态界面上设置若干不同种设备类型的通讯地址，记为画面地址；S200、各数据通讯驱动程序根据各自链接的HMI通讯线程传递的所述画面地址得到协议名称，并根据所述协议名称将所述画面地址分类整合为N个协议各自的通讯数据包；其中，N为协议总数且N大于1；S300、若协议i存在未通讯数据包，则所述HMI通讯线程从所述数据通讯驱动程序中依次取出协议i的通讯数据包中的一个数据包发送；若当前数据包发送次数超过阈值，则处理协议i+1的通讯数据包；其中，i为协议序号。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S200包括：所述数据通讯驱动程序将相同协议的地址信息按照地址从小到大或从大到小顺序组合到一个队列中，并根据设定的连续地址间隔大小，将各协议地址队列分割成若干包通讯数据包。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S300包括：HMI通讯线程获取协议i的一包通讯数据包，通过通讯接口将通讯数据发送给自动化控制设备，并等待返回的数据；通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况。
根据本发明的一些实施例，所述通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据，或者在时间阈值内接收到返回的数据且所述返回的数据不能通过校验，则确定该设备的连接状态处于不正常状况。
根据本发明的一些实施例，所述通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据或接收的所述返回的数据不能通过校验，则将当前数据包的发送次数与预设的最大发送次数进行对比，若所述发送次数大于所述最大发送次数，则将该协议的数据通讯循环标志位置为第一阈值；所述数据通讯循环标志位为第一阈值时，该协议需要通讯的数据包不发送。
根据本发明的一些实施例，所述通讯接口包括串口和以太网接口。
根据本发明的一些实施例，与所述HMI设备通过通讯接口连接的设备包括PLC和变频器。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S200包括：通过映射函数将画面地址信息传递到所述数据通讯驱动程序中。
根据本发明的一些实施例，所述步骤S300包括：HMI通讯线程通过open函数打开HMI串口设备或者以太网设备，通过write函数将数据包写入串口设备或者网口设备，并等待串口或者以太网返回PLC或者变频器应答数据。
根据本发明的第二方面实施例的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的第一方面实施例中任一项的方法。
本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明实施例通过在上位串口或者以太网连接下设置多种协议的通讯方式，使得HMI可以同时连接不同协议的通讯设备，并实现实时通讯；通过设置数据通讯循环标志位，可以降低重发数据对通讯链路的占用，提高正常通讯设备的通讯效率。相比于现有HMI的一个串口或者以太网口只能连接一种协议设备，本发明实施例提高了HMI的使用灵活度，扩展了HMI的应用场景，对HMI的实用性有一定程度的提高。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的方法的流程示意图。
图2为本发明另一实施例的方法的流程示意图。
图3为本发明实施例的数据通讯线程分类和整合画面地址流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
参照图1，本发明实施例的方法主要包括以下步骤：
S100、下载上位机组态软件以及不同协议的数据通讯库文件，解析并运行组态程序；其中，上位机组态软件设置通讯接口的通讯方式，为单个通讯接口配置多种不同协议的通讯方式，并在组态界面上设置若干不同种设备类型的通讯地址，记为画面地址；
S200、各数据通讯驱动程序根据各自链接的HMI通讯线程传递的画面地址得到协议名称，并根据协议名称将画面地址分类整合为N个协议各自的通讯数据包；其中，N为协议总数且N大于1；
S300、若协议i存在未通讯数据包，则HMI通讯线程从数据通讯驱动程序中依次取出协议i的通讯数据包中的一个数据包发送；若当前数据包发送次数超过阈值，则处理协议i+1的通讯数据包；其中，i为协议序号。
在一些实施例中，步骤S200包括：所述数据通讯驱动程序将相同协议的地址信息按照地址从小到大或从大到小顺序组合到一个队列中，并根据设定的连续地址间隔大小，将各协议地址队列分割成若干报通讯数据包。
在一些实施例中，步骤S300包括：HMI通讯线程获取协议i的一包通讯数据包，通过通讯接口将通讯数据发送给自动化控制设备，并等待返回的数据；通过返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况。
在一些实施例中，通过返回的数据判断自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据，或者在时间阈值内接收到返回的数据且返回的数据不能通过校验，则确定该设备的连接状态处于不正常状况。
在一些实施例中，通过返回的数据判断自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据或接收的返回的数据不能通过校验，则将当前数据包的发送次数与预设的最大发送次数进行对比，若发送次数大于最大发送次数，则将该协议的数据通讯循环标志位置为第一阈值；数据通讯循环标志位为第一阈值时，该协议需要通讯的数据包不发送。
在一些实施例中，通讯接口包括串口和以太网接口。
在一些实施例中，与HMI设备通过通讯接口连接的设备包括PLC和变频器。
在一些实施例中，步骤S200包括：通过映射函数将画面地址信息传递到数据通讯驱动程序中。
在一些实施例中，步骤S300包括：HMI通讯线程通过open函数打开HMI串口设备或者以太网设备，通过write函数将数据包写入串口设备或者网口设备，并等待串口或者以太网返回PLC或者变频器应答数据。
参照图2，HMI触摸屏实施多协议通讯的总体技术示意图，包括上位组态软件设置串口或者以太网多协议通讯方式，数据通讯驱动程序分类和整合画面通讯地址，HMI进行多协议通讯等过程。首先在上位机组态软件设置串口或者以太网连接方式，然后在通讯连接下添加多种不同协议的通讯方式，在组态画面上添加若干不同种PLC类型的通讯地址。将组态通过串口或者以太网下载到HMI中，同时下载的还有不同协议的数据通讯库文件，HMI解析并运行组态程序。HMI通讯线程链接不同数据通讯驱动库文件，并将画面地址传递到数据通讯驱动库文件，数据通讯驱动程序根据地址携带的协议名称，将画面地址分类整合为N个协议各自的通讯数据包。如果N个协议的通讯数据包的大小都为0，则当前无通讯任务可以执行；否则，HMI通讯线程会从数据通讯驱动程序中取出协议i的通讯数据包中的一包，然后将该包数据通过串口或者网线发给PLC或者变频器，并等待接受串口返回的PLC或者变频器的数据。如果超时时间t内没有收到串口或者以太网返回的数据，或者超时时间t时间内接收到返回的数据，但是经过校验该数据是错误的或者无效的，而且此时HMI对该数据包的发送次数小于重发次数N，则HMI会将这包数据进行重发。如果该数据包发送次数超过重发次数，则HMI通讯线程将协议i通讯数据循环发送位置1，也即认为此时未连接协议1类型的PLC或者变频器，这样协议i剩下未发的通讯数据包也将不再发送，避免重发数据占用串口或者以太网通讯链路资源，提高了HMI与PLC或者变频器的通讯效率。如果超时时间t内正确接收到返回的数据，则判断协议i此时是否还有未通讯的数据包，如果有，则从协议i的数据通讯驱动库文件中取出下一包待发送数据，将该数据包发送给PLC或者变频器；如果没有，则通过协议i+1的数据通讯库文件取出一包待发送通讯数据，如果i+1大于上位组态连接下设置的总的协议总数，则继续从协议i(i＝0)取出通讯数据包。
本实施例向用户提供了一种HMI能同时与不同协议进行通讯的方法，而且该方法通过HMI的通讯结果操作协议数据循环位，达到提高串口或者以太网多协议通讯的效率。该方法扩展了HMI应用的场景，一定程度上降低了工厂采购HMI的成本，有利于推广HMI的使用。
参照图2，图2为数据通讯驱动程序对画面地址进行分类和整合的过程。首先HMI应用程序链接数据驱动库文件，然后通过相关接口将HMI画面地址传递到数据通讯驱动程序中，数据通讯驱动程序通过控件地址中携带的协议名称将画面地址按协议进行分类，在每一类协议中，按照上位组态中设置的连续通讯地址数，将每个协议需要通讯的总数据分成若干包，也即是每个协议都有一个通讯数据队列，队列的大小由画面中该协议地址的个数决定，这时驱动程序等待着HMI通讯线程调取通讯数据进行多协议通讯过程。
尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。
上文参考根据示例性实施方案所述的系统、方法、系统和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本公开的某些方面。应当理解，框图和流程图中的一个或多个块以及框图和流程图中的块的组合可分别通过执行计算机可执行程序指令来实现。同样，根据一些实施方案，框图和流程图中的一些块可能无需按示出的顺序执行，或者可以无需全部执行。另外，超出框图和流程图中的块所示的那些部件和/或操作以外的附加部件和/或操作可存在于某些实施方案中。
因此，框图和流程图中的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还应当理解，框图和流程图中的每个块以及框图和流程图中的块的组合可以由执行特定功能、元件或步骤的专用硬件计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本文所述的程序模块、应用程序等可包括一个或多个软件组件，包括例如软件对象、方法、数据结构等。每个此类软件组件可包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令响应于执行而使本文所述的功能的至少一部分(例如，本文所述的例示性方法的一种或多种操作)被执行。
软件组件可以用各种编程语言中的任一种来编码。一种例示性编程语言可以为低级编程语言，诸如与特定硬件体系结构和/或操作系统平台相关联的汇编语言。包括汇编语言指令的软件组件可能需要在由硬件架构和/或平台执行之前由汇编程序转换为可执行的机器代码。另一种示例性编程语言可以为更高级的编程语言，其可以跨多种架构移植。包括更高级编程语言的软件组件在执行之前可能需要由解释器或编译器转换为中间表示。编程语言的其它示例包括但不限于宏语言、外壳或命令语言、作业控制语言、脚本语言、数据库查询或搜索语言、或报告编写语言。在一个或多个示例性实施方案中，包含上述编程语言示例中的一者的指令的软件组件可直接由操作系统或其它软件组件执行，而无需首先转换成另一种形式。
软件组件可存储为文件或其它数据存储构造。具有相似类型或相关功能的软件组件可一起存储在诸如特定的目录、文件夹或库中。软件组件可为静态的(例如，预设的或固定的)或动态的(例如，在执行时创建或修改的)。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种人机交互多协议通讯方法，用于HMI设备，其特征在于，包括：
S100、下载上位机组态软件以及不同协议的数据通讯库文件，解析并运行组态程序；所述上位机组态软件设置通讯接口的通讯方式，为单个所述通讯接口配置多种不同协议的通讯方式，并在组态界面上设置若干不同种设备类型的通讯地址，记为画面地址；
S200、各数据通讯驱动程序根据各自链接的HMI通讯线程传递的所述画面地址得到协议名称，并根据所述协议名称将所述画面地址分类整合为N个协议各自的通讯数据包；其中，N为协议总数且N大于1；
S300、若协议i存在未通讯数据包，则所述HMI通讯线程从所述数据通讯驱动程序中依次取出协议i的通讯数据包中的一个数据包发送；若当前数据包发送次数超过阈值，则处理协议i+1的通讯数据包；其中，i为协议序号；
所述步骤S300包括：HMI通讯线程获取协议i的一包通讯数据包，通过通讯接口将通讯数据发送给自动化控制设备，并等待返回的数据；通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况；
所述通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据或接收的所述返回的数据不能通过校验，则将当前数据包的发送次数与预设的最大发送次数进行对比，若所述发送次数大于所述最大发送次数，则将该协议的数据通讯循环标志位置为第一阈值；所述数据通讯循环标志位为第一阈值时，该协议需要通讯的数据包不发送。
2.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，所述步骤S200包括：所述数据通讯驱动程序将相同协议的地址信息按照地址从小到大或从大到小顺序组合到一个队列中，并根据设定的连续地址间隔大小，将各协议地址队列分割成若干包通讯数据包。
3.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，所述通过所述返回的数据判断所述自动化控制设备的通讯情况步骤包括：若超过时间阈值没有接收到返回的数据，或者在时间阈值内接收到返回的数据且所述返回的数据不能通过校验，则确定该设备的连接状态处于不正常状况。
4.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，所述通讯接口包括串口和以太网接口。
5.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，与所述HMI设备通过通讯接口连接的设备包括PLC和变频器。
6.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，所述步骤S200包括：通过映射函数将画面地址信息传递到所述数据通讯驱动程序中。
7.根据权利要求1所述的人机交互多协议通讯方法，其特征在于，所述步骤S300包括：HMI通讯线程通过open函数打开HMI串口设备或者以太网设备，通过write函数将数据包写入串口设备或者网口设备，并等待串口或者以太网返回PLC或者变频器应答数据。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Denomination of invention: Multi protocol communication methods and media for human-computer interaction Granted publication date: 20220909 Pledgee: Bank of Communications Limited Shenzhen Branch Pledgor: SHENZHEN SAMKOON TECHNOLOGY Corp.,Ltd. Registration number: Y2024980003158 |