CN114741073B - 一种plc组态系统及顺序控制图形生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种PLC组态系统，包括图形类模块和编译模块，图形类模块用于呈现界面并生成顺序控制图，编译模块用于编译顺序控制图并下载到PLC中执行；本发明还提供了一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法，通过读取描述文件与图形的方式将标准的控制流程图替换为用户自定义图形，图形中动作为描述文件中配置的可选动作，操作简便直观，可以灵活配置，满足用户多样化需求。

Description

一种PLC组态系统及顺序控制图形生成方法

技术领域

本发明涉及PLC控制技术领域，特别涉及一种PLC组态系统及顺序控制图形生成方法。

背景技术

现代工业控制主要有顺序控制、过程控制和运动控制等，工业现场中配置PLC(Programmable logic controller)顺序控制程序时经常会用到顺序控制图，它是IEC61131-3规定的图形语言中基于顺序控制过程中一种编程语言。它用规定的元素来描述一个顺序控制过程。这种方式直观、方便又易于被用户接受。但是顺序功能图在使用上需要比较专业的知识。它的基本要素包括步，有向线段，并行分支，转移和动作说明，输入输出等等。非专业人员阅读和使用起来都比较不方便。而且顺序功能图的规范单一的表现形式难以直观的描述实际工业现场设备及流程。

图形的另一种表现形式是以初始步(InitStep),步(Step),动作(Action)等基础单元构成的有向流程图。流程图形式的图形表现形式较为单一，基础单元图形操作简单，结构清晰，用户将所要执行的操作数据与基础图形绑定，就能够实现顺序控制的需要。这种有向流程图的形式表现更为简洁，但是在显示与操作用户数据及动作方面不方便而且依然形式固定，无法满足工业现场多样化的需求。

为了满足不同现场环境的多样化需求，另一种方案为使用定制化的图形元素作为图形单元，这种方式虽然满足了不同环境下的多样化需求，也能准确反应现场设备情景，但是形式比较固定，无法进行移植，当现场情景修改时也无法便捷的进行相应的修改。在实现过程中需要由专业人员从现场设备情况抽象出控制逻辑，然后再使用规定的语言格式进行编写，但这对操作人员专业要求较高。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种PLC组态系统及顺序控制图形生成方法，以解决背景技术中所提到的问题，克服现有技术中存在的不足。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种PLC组态系统，包括图形类模块和编译模块，图形类模块用于呈现界面并生成顺序控制图，具体为：首先接收并读取描述顺序控制图属性的文件，顺序控制图属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小；其次，加载图形样式，根据可选配置项匹配执行动作，根据引脚区域和引脚大小绘制自定义图形，最后，将自定义图形组合生成顺序控制图；编译模块用于编译顺序控制图并下载到PLC中执行。

优选的是，图形类模块包括子类单元、数据类单元和虚拟图形引脚类单元，子类单元用于图形处理和虚拟图形引脚区域的处理，数据类单元用于管理配置执行动作编译所需的数据，虚拟图形引脚类单元用于管理自定义图形有向连接的属性。

在上述任一方案中优选的是，数据类单元包括配置的动作名称、配置的动作内容、配置的动作描述和配置动作的函数表达式。

在上述任一方案中优选的是，描述顺序控制图属性的文件为xml格式的文本文件。

本发明的另一种实施例中提供一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法，包括：

步骤S1:自定义图形资源与和自定义描述文件；描述文件为描述图形属性的文件；

步骤S2:读取自定义图形资源和自定义的描述文件，生成个性化控制图；

步骤S3:选择个性化控制图组成顺序控制图；

步骤S4:配置顺序控制图中个性化控制图的动作信息；

步骤S5:编译顺序控制图并下载到PLC中执行。

优选的是，描述文件通过xml格式文本描述图形属性。

在上述任一方案中优选的是，图形属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小。

在上述任一方案中优选的是，描述文件通过xml格式文本描述的个性化控制图属性具体包括：

步骤P1:描述图形样式的资源位置路径。

步骤P2：描述可配置选项，可配置选项包括：执行表达式、秒延迟、微秒延迟、时间触发、重置时间、报警、暂停输出、调用非顺序控制图、调用外部顺序控制图和执行顺序控制图；

步骤P3:描述图形的引脚区域和引脚大小。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

1、本发明的一种PLC组态系统及顺序控制图形生成方法，通过加载描述文件与图形的方式将标准的控制流程图替换为用户自定义图形，图形中动作为描述文件中配置的可选动作，操作简便直观，可以灵活配置，满足用户多样化需求。

2、无需增加系统复杂度的前提下实现了多样化的图形定制需求，能够直观反应工业现场不同情景。加载外部描述文件实现了图形的多样化定制需求，加载描述文件使得引脚能够满足个性化定制需求无需更改程序。

3、可以为工程定制不同形态的顺序控制图，通过描述文件配置不同的动作及操作，在满足功能的同时直观反映出现场设备环境及流程。

本发明附加的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为一种PLC组态系统的图形类模块静态结构图；

图2为一种PLC组态系统的数据子类单元结构图；

图3a为执行框图标准的报警图形；

图3b为一种PLC组态系统的自定义报警图形；

图4为一种PLC组态系统的配置操作界面图；

图5为一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法顺序图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的一种PLC组态系统，包括图形类模块和编译模块，图形类模块用于呈现界面并生成顺序控制图，具体为：首先接收并读取描述顺序控制图属性的文件，顺序控制图属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小；其次，加载图形样式，根据可选配置项匹配执行动作，根据引脚区域和引脚大小绘制自定义图形，最后，将自定义图形组合生成顺序控制图；编译模块用于编译顺序控制图并下载到PLC中执行。

具体的，图形类模块包括数据类单元和虚拟图形引脚类单元，数据类单元用于管理配置执行动作编译所需的数据，虚拟图形引脚类单元用于管理自定义图形之间的有向连接的属性。

顺序控制图由基础图形单元组成有向流程图。本发明将基础图形单元中的标准图形由系统通过加载描述文件与图形的方式，替换为用户自定义图形，如图3a所示为执行框图标准的报警图形，图3b为自定义报警图形，自定义图形中动作为描述文件中配置的可选动作。系统初始化时通过加载描述文件中指定的图形呈现不同的图像，用户按照工业现场情景配置控制流程，然后在顺序控制图中配置相应的动作，如图4所示，为配置相应动作，系统将用户数据保存到数据类单元中，最后编译模块通过指令匹配的方式翻译为程序语言，然后由PLC模块执行程序。

本发明的一种PLC组态系统使用便捷，通过加载外部图形描述文件的方式初始化顺序控制图形类成员，然后使用流程图的方式组合成为顺序控制图，不仅解决了顺序控制图图形单调的问题，而且可以快速匹配工业现场实际设备与流程，呈现多样化的表现形式。具备开放性和个性化定制，也使得定制“步”与“动作”可以便捷的实现。同时保留了有向流程图的特征，在使用和操作时有比较直观的观感。

具体的，描述顺序控制图属性的文件为xml格式的文本文件。顺序控制图形文本描述文件为xml格式文件，描述的xml格式文本文件规定了用户自定义的图形样式、可选配置项，引脚的区域及大小属性等信息。系统读取描述文件确定图形样式，根据可选配置项匹配执行动作及语句，根据引脚的区域和引脚大小在图形类绘图时实现自定义图形的绘制。

图形类模块(QSCCGraphicObject)负责顺序控制图或顺序控制图类的实现，不同的顺序控制图的子类单元都从顺序控制图类派生，图形类模块(QSCCGraphicObject)为框图的父类，实现函数接口及子类共同功能，其它子类单元由图形类模块派生，实现具体的功能。子类的图形资源由顺序控制图属性的描述文件指定。图形类模块包含数据类单元与虚拟图形引脚类单元，数据类单元用来管理配置的步和动作等编译和所需的相关数据以及对数据进行保存；虚拟图形引脚类单元用来管理自定义图形之间有向线段的连接等相关操作。如图1所示，图形类模块静态结构图中的的顺序控制图类及其派生子类，派生子类即数据类型单元和虚拟图形引脚类单元，图形类模块的子类单元继承自图形类模块，在子类单元中实现图形的处理，虚拟图形引脚区域的处理，以及框图类的合法性检测等，子类单元包括输入引脚(inputPins)、输出引脚(outputPins)、图形绘制(paint)，例如根据xml描述文件指定用户自定义图形绘制顺序控制图像，根据描述文件指定的引脚个数、位置、大小绘制引脚；加载xml格式的文本文件(loadXmlFile)、保存文件(save)、载入保存的文件(load)、合法性检查(syntaxCheck)等。

数据类单元(QSCCItemData)包括：配置的动作名称(name)、配置的动作内容(comment),配置的动作描述(discription)、配置动作的函数表达式(expression)等；虚拟图形引脚类单元(QSCCPin)包括：连接区域(rect)、最大连接数量(maxlink)、输入引脚类型(type)、其它引脚属性(property)、引脚合法性检查(syntaxCheck)；如图所示数据类单元还包括数据子类单元。连接区域表示引脚连线处能够自动调整到连接的大小区域，最大连接数量表示引脚能够接受的最大连接数量，输入型引脚类型包括：只能接受输出型引脚的配对或输出型引脚只能与输入型引脚配对。

如图2所示，数据子类单元包括初始步(QSCCStart)、结束步(QSCCEnd)、执行动作(QSCCExecution)、条件执行动作(QSCCCondition)、时间条件执行动作(QSCCTimeLimit)、中转开始动作(QSCCConnStart)和中转结束动作(QSCCConnEnd)；初始步即动作的开始，结束步即动作的结束，执行动作即直接执行的动作，条件执行动作即带有条件的执行的动作，如果满足设置的条件，则执行该条件执行动作，如果不满足设置的条件，则执行下一步动作；时间条件执行动作，即带有时间条件的执行动作，如果满足设置的时间条件范围，则执行此时间条件执行动作，如果不满足或超出设置的时间条件范围，则执行下一步动作，中转开始动作，即执行设置的中转动作，当设置的动作太多时，可以启用中转开始动作调用其它外部动作，中转结束动作即调用外部的动作结束。

图形中由于引脚位置及大小、属性由xml格式的描述文件所制定，可以使用自定义图形任意组合引脚类实现其功能。由于引脚类只有大小和位置等信息没有图像，可以由图形类模块实现引脚类的呈现。

图形类模块的配置数据由数据类单元(QSCCItemData)中的参数实现，用户配置顺序控制图的图形后，其配置数据由数据类单元保存，并在编译时对其进行合法性检测。当用户需要在顺序控制图中使用自定义图形时，可以使用xml格式文本描述的方式将所需逻辑语句配置到图形中。xml格式描述文件不仅规定了自定义的图形，而且规定了引脚的位置和大小以及属性，用来初始化虚拟图形引脚类单元(QSCCPin)。将可选操作列表配置到描述文件中，图形类模块加载xml格式文本描述文件初始化成员，并将配置数据保存到数据类单元中。在程序编译阶段将顺序控制图翻译为C语句，最后统一编译后由PLC模块执行程序。

xml格式文本描述的顺序控制图属性具体包括：

步骤C1:描述图形样式的资源位置路径。

步骤C2：描述可配置选项，可配置选项包括：执行表达式、秒延迟、微秒延迟、时间触发、重置时间、报警、暂停输出、调用非顺序控制图、调用外部顺序控制图和执行顺序控制图。调用非顺序控制图即调用与本顺序控制图种类不同的其它种执行模块，调用外部顺序控制图即调用与本顺序控制图种类相同的其它外部顺序控制图。

步骤C3:描述引脚区域和引脚大小。引脚区域包括引脚数量和引脚位置。

xml格式部分的文本如下所示：

本发明实施例的一种PLC组态系统，具有如下优点：

1、通过图像加虚拟图形引脚的方式组成顺序控制图图形，设置更加方便快捷。

2、通过描述文件定制不同的顺序控制图形的图像，引脚位置及大小、属性，易于理解。

3.通过描述文件的方式定制不同图像中可配置的动作及操作，使用更加灵活。

4.通过顺序控制图图形描述文件的格式及内容，显示更加直观方便。

本发明的一种PLC组态系统工作过程为：打开系统，接收并读取描述顺序控制图属性的文件，加载图形样式，根据可选配置项匹配执行动作，根据引脚区域和引脚大小绘制自定义图形，最后，将自定义图形连接组合生成顺序控制图；编译模块将顺序控制图编译并下载到PLC中执行。

如图5所示，本发明的另一实施例中的一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法，包括：

步骤S1:自定义图形资源与和自定义描述文件。描述文件具体为描述图形属性的文本文件。

步骤S2:读取自定义图形资源和自定义的描述文件，生成个性化控制图。

步骤S3:选择个性化控制图组成顺序控制图。即对个性化控制图进行连接组合，根据描述文件指定的引脚个数、位置、大小绘制引脚。在连接组合的时候同时对个性化控制连接图进行合法性检查，如果连接不合法则报错。

步骤S4:配置顺序控制图中个性化控制图的动作信息。

步骤S5:编译顺序控制图并下载到PLC中执行。

描述文件中指定的图形呈现不同的图像，按照工业现场情景配置控制流程，然后在控制图图像中配置相应的动作，将用户数据保存，最后编译模块通过指令匹配的方式翻译为程序语言，然后由PLC模块执行程序。

进一步的，描述文件通过xml格式文本描述图形属性。

进一步的，图形属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小。

进一步的，描述文件通过xml格式文本描述的个性化控制图属性具体包括：

步骤P1:描述图形样式的资源位置路径。方便后续通过资源位置路径找到对应的图形样式。

步骤P2：描述可配置选项，可配置选项包括：执行表达式、秒延迟、微秒延迟、时间触发、重置时间、报警、暂停输出、调用非顺序控制图、调用外部顺序控制图和执行顺序控制图。调用非顺序控制图即调用与本顺序控制图种类不同的其它种执行模块，调用外部顺序控制图即调用与本顺序控制图种类相同的其它外部顺序控制图。

步骤P3:描述图形的引脚区域和引脚大小。引脚区域包括引脚数量和引脚位置。

本发明的一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法提供一种格式化文本语言xml描述图形文件的方法，通过加载xml格式的图形描述文件加载图形资源并通过图形和虚拟图形引脚结合的方式构造顺序控制图形。不仅解决了顺序控制图图形单调的问题，而且可以快速匹配工业现场实际设备与流程，呈现多样化的表现形式。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (4)

1.一种PLC组态系统，其特征在于，包括图形类模块和编译模块，所述图形类模块用于呈现界面并生成顺序控制图，具体为：首先接收并读取描述顺序控制图属性的文件，所述顺序控制图属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小；其次，加载图形样式，根据可选配置项匹配执行动作，根据引脚区域和引脚大小绘制自定义图形，最后，将自定义图形组合生成顺序控制图；所述编译模块用于编译顺序控制图并下载到PLC中执行；

图形类模块包括子类单元、数据类单元和虚拟图形引脚类单元，子类单元用于图形处理和虚拟图形引脚区域的处理，数据类单元用于管理配置执行动作编译所需的数据，虚拟图形引脚类单元用于管理自定义图形有向连接的属性；

所述描述顺序控制图属性的文件为xml格式的文本文件。

2.如权利要求1所述的一种PLC组态系统，其特征在于，所述数据类单元包括配置的动作名称、配置的动作内容、配置的动作描述和配置动作的函数表达式。

3.一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法，其特征在于，包括：

步骤S1:自定义图形资源与和自定义描述文件；所述描述文件为描述图形属性的文件；

步骤S2:读取自定义图形资源和自定义的描述文件，生成个性化控制图；

步骤S3:选择个性化控制图组成顺序控制图；

步骤S4:配置顺序控制图中个性化控制图的动作信息；

步骤S5:编译顺序控制图并下载到PLC中执行；

描述文件通过xml格式文本描述图形属性；

图形属性包括图形样式、可选配置项、引脚区域和引脚大小。

4.如权利要求3所述的一种PLC组态系统顺序控制图形生成方法，其特征在于：所述描述文件通过xml格式文本描述的个性化控制图属性具体包括：

步骤P1:描述图形样式的资源位置路径；

步骤P2：描述可配置选项，所述可配置选项包括：执行表达式、秒延迟、微秒延迟、时间触发、重置时间、报警、暂停输出、调用非顺序控制图、调用外部顺序控制图和执行顺序控制图；

步骤P3:描述图形的引脚区域和引脚大小。