CN114697267B - 一种工业控制plc实时数据通讯中断续传优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，包括工业控制PLC、上位机、第三方系统和客户端，包括以下具体步骤：S1：定义变量顺序及类型：在工业控制PLC、上位机以及第三方系统上定义好所需传输数据的变量顺序以及变量的类型；S2：上送实时生成数据：启动工业控制PLC，并向上位机实时上送实时生成的数据；S3：检测是否有通讯中断：工业控制PLC同时对客户端的通讯信号进行监测，监测其连接状态是否正常，在正常情况下继续实时上传数据；S4：数据缓存；S5：通讯是否恢复；S6：数据上送，本发明公开的工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法具有保证生产数据完整性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业自动化控制技术领域，尤其涉及一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法。
背景技术
随着机器学习和智能AI算法技术的快速发展，传统制造业面临着很大的危机，购买者对购买的产品品质要求越来越高，而企业要生产高质量产品，就要进行数据化转型，数字化转型的基础是生产数据。企业要能够获取到长期、完整的历史生产数据，对数据进行数据挖掘和数据分析才能够优化生产工艺，从而生产优质产品。
目前大部分工业控制PLC只支持向上位机或者第三方系统进行实时数据转发功能，能够提供多种不同的协议比如：modbustcp、ADS、S7、OPCUA等，但是当上位机或者第三方系统通讯中断后，工业控制PLC内产生的实时数据就会舍弃，导致上位机或者第三方系统无法采集到完整的生产数据，导致了历史生产数据的丢失。当上位机或者第三方系统通讯恢复后，工业控制PLC只能上送通讯恢复后的数据，无法上送通讯中断期内的生产数据。
由于工业控制PLC的运算速率非常快，基本上都是毫秒级的算力，这样就会在很短的时间内生产出很大量的数据，而工业控制PLC的优势是生产精密控制，而劣势恰恰是对数据进行处理，若采用传统全量数据缓存技术，只能存储很短时间数据，若通讯中断时间短时，传统全量数据缓存技术还能满足需求，若通讯中断时间长时，传统数据缓存技术无法满足需求，还是会丢失生成数据。
发明内容
本发明公开一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，旨在解决通讯中断导致数据丢失的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，包括工业控制PLC、上位机、第三方系统和客户端，包括以下具体步骤：
S1：定义变量顺序及类型：在工业控制PLC、上位机以及第三方系统上定义好所需传输数据的变量顺序以及变量的类型，具体实施方式如图6，变量名称为随机名称，具体以实际为准，索引是从1开始的自增整形数字；
S2：上送实时生成数据：启动工业控制PLC，并向上位机实时上送实时生成的数据；
S3：检测是否有通讯中断：工业控制PLC同时对客户端的通讯信号进行监测，监测其连接状态是否正常，在正常情况下继续实时上传数据；
S4：数据缓存：当在S3中监测到客户端的通讯信号中断时，直接触发数据缓存机制，对实时数据进行缓存，当进行缓存时，S1中的索引会作为变量的名称使用；
S5：通讯是否恢复：工业控制PLC实时监测客户端的通讯状态，当监测到通讯状态由中断转为正常时，向客户端传输通讯恢复信号；
S6：数据上送：将缓存的所有数据向上位机进行上送。
通过设置有数据缓存，通过在传统工业控制PLC内新增数据缓存算法Calg功能，并受限工业控制PLC的硬件因数对数据缓存进行缓存数据算法优化，尽最大可能保证通讯中断情况下的生产过程数据不丢失，保证生产数据的完整性，为企业数字化转型提供基础，方便和加快企业的数字化转型，从而提高企业的社会竞争力。
在一个优选的方案中，所述S4中，数据缓存包括以下具体步骤：
S41：开始缓存数据：对中断时的实时数据进行集中缓存；
S42：检测缓存内存占比：时刻记录缓存功能内存的消耗占比Mpre；
S43：触发数据溢出机制：当Mpre小于预警值85%时，工业控制PLC将一直缓存，当大于预警值85%时，触发数据溢出机制；
所述S43中，触发数据溢出机制包括以下具体步骤：
S431：整理缓存数据：探查缓存所有数据，并对数据进行整理，按照缓存时间点对所有数据进行排序；
S432：溢出旧值：按照数据时间点的排序溢出旧值，缓存新值。
通过设置有触发数据溢出机制，目前大部分工业控制PLC的内存空间都是512M或者更大的空间，除了底层操作系统和PLC控制实时核使用外，内存空间会有很大的余量，而工业控制PLC大部分都不支持文件存储功能，要缓存的生产数据Dhis只能在内存中进行缓存，为了保证工业控制PLC的本身性能，当缓存的生产数据Dhis内存使用率达到预警值85%以上时，数据缓存算法Calg触发溢出机制，溢出旧值，缓存新值，直到通讯恢复，便于对缓存内存进行清理，保证数据的正常缓存。
在一个优选的方案中，所述S6中，数据上送包括以下具体步骤：
S61：上送中断数据：当监测到通讯恢复时，在上送实时数据的同时，也向客户端上送通讯恢复时刻的数据，并向客户端发送有缓存的生产数据Dhis的通知，与客户端确认后，工业控制PLC开始一条一条上报缓存的生产数据Dhis；
S62：触发数据传送核验机制：工业控制PLC会向客户端发送确认，对缓存的生产数据Dhis的传送进程进行核验；
S63：是否上送完毕中断数据：当缓存的生产数据Dhis上送完毕后，客户端回复确认，则工业控制PLC会主动关闭上送缓存的生产数据功能，只上送实时生产数据；
所述S61中，上送中断数据包括以下具体步骤：
S611：中断数据断点：将缓存的所有中断数据分为多个部分；
S612：多段共传：同时进行多个部分的上送。
通过设置有中断数据断点，将缓存的所有数据分为多个部分进行存储，当缓冲的数据进行上送时，通过多段共传的步骤可以快速提高缓存数据的上送速度，提高数据传输的性能。
由上可知，一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，包括工业控制PLC、上位机、第三方系统和客户端，包括以下具体步骤：
S1：定义变量顺序及类型：在工业控制PLC、上位机以及第三方系统上定义好所需传输数据的变量顺序以及变量的类型，具体实施方式如图6，变量名称为随机名称，具体以实际为准，索引是从1开始的自增整形数字；
S2：上送实时生成数据：启动工业控制PLC，并向上位机实时上送实时生成的数据；
S3：检测是否有通讯中断：工业控制PLC同时对客户端的通讯信号进行监测，监测其连接状态是否正常，在正常情况下继续实时上传数据；
S4：数据缓存：当在S3中监测到客户端的通讯信号中断时，直接触发数据缓存机制，对实时数据进行缓存，当进行缓存时，S1中的索引会作为变量的名称使用；
S5：通讯是否恢复：工业控制PLC实时监测客户端的通讯状态，当监测到通讯状态由中断转为正常时，向客户端传输通讯恢复信号；
S6：数据上送：将缓存的所有数据向上位机进行上送。本发明提供的工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法具有保证生产数据完整性的技术效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的整体步骤流程图。
图2为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的数据缓存步骤流程图。
图3为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的触发数据溢出机制步骤流程图。
图4为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的数据上送步骤流程图。
图5为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的上送中断数据步骤流程图。
图6为本发明提出的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法的变量表。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明公开的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法主要应用于数据传输的场景。
参照图1和图6，一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，包括工业控制PLC、上位机、第三方系统和客户端，包括以下具体步骤：
S1：定义变量顺序及类型：在工业控制PLC、上位机以及第三方系统上定义好所需传输数据的变量顺序以及变量的类型，具体实施方式如图6，变量名称为随机名称，具体以实际为准，索引是从1开始的自增整形数字；
S2：上送实时生成数据：启动工业控制PLC，并向上位机实时上送实时生成的数据；
S3：检测是否有通讯中断：工业控制PLC同时对客户端的通讯信号进行监测，监测其连接状态是否正常，在正常情况下继续实时上传数据；
S4：数据缓存：当在S3中监测到客户端的通讯信号中断时，直接触发数据缓存机制，对实时数据进行缓存，当进行缓存时，S1中的索引会作为变量的名称使用；
S5：通讯是否恢复：工业控制PLC实时监测客户端的通讯状态，当监测到通讯状态由中断转为正常时，向客户端传输通讯恢复信号；
S6：数据上送：将缓存的所有数据向上位机进行上送。
参照图1，在一个优选的实施方式中，S4中，数据缓存机制的具体实施方式为利用数据缓存算法，开始缓存生产数据，其中数据的缓存格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:100’,‘1’:2.34,‘2’:4.56,‘3’:7.8,‘4’:44,‘5’:90……}，并记录为第一次数据，把数据放到缓存的生产数据Dhis中；
S4中，数据缓存机制在进行第二轮循环缓存时，同时监测通讯状态是否处于中断，若是，则把最新读取到的实时的生产数据Drun与缓存的生产数据Dhis中的最后一组数据进行对比，若全部相等，则只缓存当前时间戳，其中缓存的数据格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’}，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组，若有部分数据相等，则缓存的数据格式如下：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’,‘1’:4.6,‘4’:67，……}，其中，系统把相同的数据不归在缓存内容中，只缓存不同的值，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组，若全部不相等时，则读取到的结果缓存的数据格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’,‘1’:4.24,‘2’:9.6,‘3’:8.2,‘4’:55,‘5’:20……}，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组；
S4中，数据缓存机制进行第三次循环缓存时，同时监测通讯状态是否恢复，在通讯并未恢复的状态下，工业控制PLC会一直缓存生产数据到Dhis中。
参照图2和图3，在一个优选的实施方式中，S4中，数据缓存包括以下具体步骤：
S41：开始缓存数据：对中断时的实时数据进行集中缓存；
S42：检测缓存内存占比：时刻记录缓存功能内存的消耗占比Mpre；
S43：触发数据溢出机制：当Mpre小于预警值85%时，工业控制PLC将一直缓存，当大于预警值85%时，触发数据溢出机制；
S43中，触发数据溢出机制包括以下具体步骤：
S431：整理缓存数据：探查缓存所有数据，并对数据进行整理，按照缓存时间点对所有数据进行排序；
S432：溢出旧值：按照数据时间点的排序溢出旧值，缓存新值。
参照图4和图5，在一个优选的实施方式中，S6中，数据上送包括以下具体步骤：
S61：上送中断数据：当监测到通讯恢复时，在上送实时数据的同时，也向客户端上送通讯恢复时刻的数据，并向客户端发送有缓存的生产数据Dhis的通知，与客户端确认后，工业控制PLC开始一条一条上报缓存的生产数据Dhis；
S62：触发数据传送核验机制：工业控制PLC会向客户端发送确认，对缓存的生产数据Dhis的传送进程进行核验；
S63：是否上送完毕中断数据：当缓存的生产数据Dhis上送完毕后，客户端回复确认，则工业控制PLC会主动关闭上送缓存的生产数据功能，只上送实时生产数据；
S61中，上送中断数据包括以下具体步骤：
S611：中断数据断点：将缓存的所有中断数据分为多个部分；
S612：多段共传：同时进行多个部分的上送。
工作原理：使用时，在工业控制PLC内新增数据缓存算法Calg功能，当工业控制PLC检测到有客户端与自身通讯中断后会触发数据缓存算法Calg功能，会自动缓存通讯中断期间内的缓存的生产数据Dhis，当通讯恢复后，PLC会告知通讯恢复客户端有缓存的生产数据Dhis，会触发数据上送机制，工业控制PLC能够一边上送实时的生产数据Drun，一边上送缓存的生产数据Dhis，客户端要同时处理实时的生产数据Drun和缓存的生产数据Dhis，当缓存的生产数据Dhis上送完毕后，工业控制PLC会自动告知客户端结果，客户端收到结果后会对把自身对缓存的生产数据Dhis处理结果告知工业控制PLC，当结果都成功后，工业控制PLC会主动关闭上送缓存的生产数据功能，之后只上送实时生产数据，以保证所有数据的完整性，为了保证工业控制PLC能够稳定和安全的运行，数据缓存算法Calg有溢出机制，当通讯中断时间一直持续时，若工业控制PLC的数据缓存算法Calg达到上限阀值时，数据缓存算法Calg会自动溢出较早缓存的旧值数据，会自动缓存较新的新值数据，一直保持溢出旧值直到通讯恢复。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，包括工业控制PLC、上位机、第三方系统和客户端，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1：定义变量顺序及类型：在工业控制PLC、上位机以及第三方系统上定义好所需传输数据的变量顺序以及变量的类型；
S2：上送实时生成数据：启动工业控制PLC，并向上位机实时上送实时生成的数据；
S3：检测是否有通讯中断：工业控制PLC同时对客户端的通讯信号进行监测，监测其连接状态是否正常，在正常情况下继续实时上传数据；
S4：数据缓存：当在S3中监测到客户端的通讯信号中断时，直接触发数据缓存机制，对实时数据进行缓存；
S5：通讯是否恢复：工业控制PLC实时监测客户端的通讯状态，当监测到通讯状态由中断转为正常时，向客户端传输通讯恢复信号；
S6：数据上送：将缓存的所有数据向上位机进行上送；
所述S4中，数据缓存机制的具体实施方式为利用数据缓存算法，开始缓存生产数据，其中数据的缓存格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:100’,‘1’:2.34,‘2’:4.56,‘3’:7.8,‘4’:44,‘5’:90……}，并记录为第一次数据，把数据放到缓存的生产数据Dhis中；
所述S4中，数据缓存机制在进行第二轮循环缓存时，同时监测通讯状态是否处于中断，若是，则把最新读取到的实时的生产数据Drun与缓存的生产数据Dhis中的最后一组数据进行对比，若全部相等，则只缓存当前时间戳，其中缓存的数据格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’}，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组，若有部分数据相等，则缓存的数据格式如下：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’,‘1’:4.6,‘4’:67，……}，其中，系统把相同的数据不归在缓存内容中，只缓存不同的值，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组，若全部不相等时，则读取到的结果缓存的数据格式为：{‘time’:‘2021-12-1212:00:01:200’,‘1’:4.24,‘2’:9.6,‘3’:8.2,‘4’:55,‘5’:20……}，并把结果放在缓存的生产数据Dhis中的最后一组；
所述S4中，数据缓存机制进行第三次循环缓存时，同时监测通讯状态是否恢复，在通讯并未恢复的状态下，工业控制PLC会一直缓存生产数据到Dhis中。
2.根据权利要求1所述的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，其特征在于，所述S4中，数据缓存包括以下具体步骤：
S41：开始缓存数据：对中断时的实时数据进行集中缓存；
S42：检测缓存内存占比：时刻记录缓存功能内存的消耗占比Mpre；
S43：触发数据溢出机制：当Mpre小于预警值85%时，工业控制PLC将一直缓存，当大于预警值85%时，触发数据溢出机制。
3.根据权利要求2所述的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，其特征在于，所述S43中，触发数据溢出机制包括以下具体步骤：
S431：整理缓存数据：探查缓存所有数据，并对数据进行整理，按照缓存时间点对所有数据进行排序；
S432：溢出旧值：按照数据时间点的排序溢出旧值，缓存新值。
4.根据权利要求1所述的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，其特征在于，所述S6中，数据上送包括以下具体步骤：
S61：上送中断数据：当监测到通讯恢复时，在上送实时数据的同时，也向客户端上送通讯恢复时刻的数据，并向客户端发送有缓存的生产数据Dhis的通知，与客户端确认后，工业控制PLC开始一条一条上报缓存的生产数据Dhis；
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5.根据权利要求4所述的一种工业控制PLC实时数据通讯中断续传优化方法，其特征在于，所述S61中，上送中断数据包括以下具体步骤：
S611：中断数据断点：将缓存的所有中断数据分为多个部分；
S612：多段共传：同时进行多个部分的上送。
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