CN114385133A - 可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法 - Google Patents

可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法 Download PDF

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严义
赵建勇
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Abstract

本发明公开了可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，包括以下步骤：根据可编程逻辑控制器程序的XML文件，提取出IEC61131‑10国际标准中所需的信息集合；根据提取出的信息集合，建立平台非标准格式与IEC61131‑10国际标准所制定的标准格式之间的对应映射关系；基于建立好的映射关系，转换XML的格式，生成标准格式的XML文件，完成数据交互。本发明解决了现在不同开发平台之间的数据交互问题，具体步骤包括导出程序提取信息，解析文件建立对应映射关系，转换XML文件格式，通过这种方法，为不同平台之间进行程序移植以及数据交互提供了方法。

Description

可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法
技术领域
本发明属于工业控制技术领域，涉及一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法。
背景技术
随着工业控制领域的不断发展，自动化程度越来越高，工业领域的控制系统也变得愈发复杂，在同一个系统中也许会集成多个不同厂家的产品，同时，在不同的工作场景和不同的生产需求下，需要使用不同的开发软件。
目前，国内不同厂家生产的可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)通常都是由自家的软件平台所开发的，具有各厂家自身的设计逻辑与实现方式，所以各个平台对于相同逻辑工程的描述均有一些差异，它们导出形成的XML文件格式也有所不同，因此各产品之间不能进行程序的交互，不具备可交互性。
因此，为了使各个厂家平台的工程能够交互，制定了一种标准的XML格式，它覆盖了所有程序中涉及到的描述信息，同时约束了XML文件的格式，只要各个厂家都能将程序转换为标准的格式，就能实现在异构平台之间的数据交互。
发明内容
为解决上述问题，本发明通过将平台自身XML文件中的节点信息与标准格式中的节点信息进行对比，建立一种合理的映射关系，对于一些需要进行换算的节点信息进行等价的换算，例如图形语言中控件的位置信息，在一些平台自身的格式中是以相对位置的形式表示(指的是控件相对于图形网络的位置)，而在标准中，需要以绝对位置的形式表示，这就需要通过一定的计算实现两者的映射。通过这样的映射关系，然后解析XML文件，将需要的节点信息提取出来并存放，最后形成目标格式的XML文件，完成转换，实现数据之间的交互，最终达到异构平台之间可交互性的目的。
技术方案为不同可编程控制器平台的组态程序与数据交互映射方法，包括以下步骤：
S10，根据可编程逻辑控制器程序的XML文件，提取出IEC61131-10国际标准中所需的信息集合；
S20，根据提取出的信息集合，建立平台非标准格式与IEC61131-10国际标准所制定的标准格式之间的对应映射关系；
S30，基于建立好的映射关系，转换XML的格式，生成标准格式的XML文件，完成数据交互。
优选地，所述S20中映射关系是指数据中的属性信息以及数据的引用关系。
优选地，所述数据中的属性信息，对应可编程逻辑控制器工程中不同开发平台工程结构的节点信息，是指图形语言中控件的位置信息，大小信息以及控件类型信息，通过基础数据类型进行存放，其中位置信息包括相对位置与绝对位置。
优选地，所述数据的引用关系，对应可编程逻辑控制器工程中不同开发平台结构的层级关系，是指图形语言中控件所包含的引脚信息，引脚信息所包含的连接点的信息，其中连接信息可以通过控件引脚连接变量名的形式进行连接，也可以通过建立连接点id的形式进行连接。
优选地，所述S30包括将映射关系中图形控件位置、大小、连接关系等信息进行保存，符合预设条件时，进行换算来保证数据信息的正确性。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明具有通用性，可正确、有效的转换任意平台的任意程序，包括文本语言程序和图形语言程序，使平台自身格式的文件能够通过该映射关系，快速的转换为标准格式的文件，反之亦然，从而实现平台之间的程序数据交互；
2、本发明具有可扩展性，随着今后工业互联网的发展，平台中更多的功能会被开发出来，同样也会遇到数据交互的问题，通过对该映射关系的扩展即可实现扩展节点信息之间的映射，实现扩展功能的交互。
附图说明
图1为本发明实施例的可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例的采用可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法的部分映射关系结构图；
图3为本发明实施例的采用可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法的含复杂逻辑的部分功能块图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)作为设备和装置的控制器，除了传统的逻辑控制、顺序控制、运动控制、安全控制功能之外，还承担着工业4.0和智能制造赋予的新任务，例如应用软件编程的平台化、进一步发展工程设计的自动化和智能化等。而传统的工业控制编程语言在不同的控制需求和工作阶段要用不同的开发软件，频繁的软件切换，并且平台软件之间存在着不可交互性，导致了人力资源成本高、效率低下。
本方案中所设计的映射方法，主要应用于不同平台之间进行交互时，针对各种编程语言，包括文本语言以及图形语言，将平台自身格式与标准格式之间，建立一种互相对应的映射关系，使两者XML文件中的节点信息能够互相对应起来，在数据交互的过程中可以完成XML格式的转换，最终实现数据交互。下面通过几个具体的实施例对该方案进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的不同开发平台进行数据交互的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
S10，导出可编程逻辑控制器PLC中的程序为XML格式文件；
S20，解析上述XML格式的文件，建立平台自身格式与标准格式之间的对应映射关系，包括数据中的属性信息以及数据的引用关系：数据的属性，对应PLC工程中不同开发平台工程结构的节点信息，包括图形语言中控件的位置信息，大小信息以及控件类型信息，通过基础数据类型进行存放；数据的引用关系，对应PLC工程中不同开发平台结构的层级关系，包括图形语言中控件所包含的引脚信息，引脚信息所包含的连接点的信息；
S30，基于建立好的映射关系，针对复杂程序，转换XML文件的格式，具体的，将映射关系中的关键信息进行保存，必要时，进行一定的换算来保证数据信息的正确性。
S40，创建目标格式的XML文件，通过格式检验，完成转换。
本方法提供的部分映射关系如图2所示，图中Object与FbdObject表示图形语言中的功能块控件；height与SizeX表示该控件的高度；width与SizeY表示该控件的宽度；location与RelPosition表示该控件的位置信息；ID表示该控件的ID号，为平台独有信息；TypeText与typeName表示该控件的名称；VarName与instanceName表示该控件的实例名；Input/OutPut与InputVariables/OutputVariables表示该控件中的输入/输出变量；InVar/OutVar与InputVariable/OutputVariable表示该控件的输入/输出变量引脚信息。
以图形语言中功能块的部分为例，遍历源程序的XML文件，将映射关系中所需的关键节点信息提取出来，并存入预先设计好的对象类中进行数据的保存，需要换算的数据在存放的过程中进行换算。具体的，例如控件与变量之间的连接关系，在平台自身格式中，是以控件中引脚节点下存放变量信息的形式进行连接的，而在标准格式中，是通过输出点的connectionPointOutId与输入点的refConnectionPointOutId进行一一对应来连接的，两者之间的逻辑有较大的差异，在建立映射关系后，通过在对象类中给控件与变量的输出点设置递增的ID来主动建立符合标准的连接点信息，然后在需要进行连接时遍历对象类信息，判断连接关系并给相应的输入点赋值ID，完成符合标准的连接点连接逻辑。
创建标准格式的XML文件，将对象类中的信息填入，最终通过标准格式XSD文件的检查，完成转换。在一种具体的实现方式中，标准文件格式为XML Schema(即XSD)格式，工程文件为XML格式，XSD文件对XML文件的格式进行了约束，以便于各个平台的程序格式能够统一，本方案实施例中标准格式的XML实施片段如下：
Figure BDA0003436453110000051
Figure BDA0003436453110000061
Figure BDA0003436453110000071
本方法提供的PLC程序中的一部分以图3所示的功能块图程序为例，图中名为cut_TON2的控件是一个计时器，由名为cut_Step2的布尔类型的输入参数以及名为cut_TON2_PT的时间类型的输入参数进行控制，而cut_TON2_ET同样为时间类型的参数，当程序开始运行时，cut_TON2_ET开始计时，当它与cut_TON2_PT的值相等时，布尔类型的输出参数cut_TON2_Q变为true，否则始终为false。而AND功能块表示逻辑与，K1表示true，所以cut_TON2_Q的值决定了布尔变量mT1的值。
首先需要将源程序进行导出，形成待处理的工程文件，若为正向转换，则导出的是平台自身格式的XML文件，若为反向转换，则为标准格式的XML文件。通过预先设计好的映射关系，遍历解析XML文件，提取其中所需的关键节点信息，并存入对象类中进行数据的保存，最终创建目标格式的XML文件，将对象类中的数据填入其中，完成转换。在一种具体的实现方式中，预先设计好的映射关系，指的是通过分析标准格式中所需的关键节点，来与平台中自身格式的节点进行一一对应，必要时进行一定的换算，例如，平台自身存放图形语言中控件的位置信息是以相对位置的形式存放的，相对位置指的是控件相对于它上一级目录所表示的位置，而标准中控件的位置信息是以绝对位置的形式存放的，那么在建立好映射关系之后，就需要通过一定的计算来换算出绝对位置的节点信息。以正向转换为例，以下为本实施例的一段XML格式的部分实例片段：
Figure BDA0003436453110000081
Figure BDA0003436453110000091
Figure BDA0003436453110000101
本发明方法的思想保持了图结构的完整性，在CASS平台中进行了全面测试并得到可靠验证。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10，根据可编程逻辑控制器程序的XML文件，提取出IEC61131-10国际标准中所需的信息集合；
S20，根据提取出的信息集合，建立平台非标准格式与IEC61131-10国际标准所制定的标准格式之间的对应映射关系；
S30，基于建立好的映射关系，转换XML的格式，生成标准格式的XML文件，完成数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，其特征在于，所述S20中映射关系是指数据中的属性信息以及数据的引用关系。
3.根据权利要求2所述的一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，其特征在于，所述数据中的属性信息，对应可编程逻辑控制器工程中不同开发平台工程结构的节点信息，是指图形语言中控件的位置信息，大小信息以及控件类型信息，通过基础数据类型进行存放，其中位置信息包括相对位置与绝对位置。
4.根据权利要求2所述的一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，其特征在于，所述数据的引用关系，对应可编程逻辑控制器工程中不同开发平台结构的层级关系，是指图形语言中控件所包含的引脚信息，引脚信息所包含的连接点的信息，其中连接信息可以通过控件引脚连接变量名的形式进行连接，也可以通过建立连接点id的形式进行连接。
5.根据权利要求1所述的一种可编程控制器异构平台的组态程序与数据交互映射方法，其特征在于，所述S30包括将映射关系中图形控件位置、大小和连接关系进行保存，符合预设条件时，进行换算来保证数据信息的正确性。
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