CN114755990A - 一种工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工业自动化产线控制技术领域，公开了一种工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法，包括：控制流程图构建系统，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；控制流程图解析器，用于对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作。这样弱化了对用户的编程知识或技能要求，工艺流程经验以自然语言可轻松阅读的方式得以留存，使工艺迭代优化具备可操作性，且提升了工艺流程实现的速度和完整度，减少了实施成本。

Description

一种工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及工业自动化产线控制技术领域，特别是涉及一种工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法。

背景技术

工业自动化生产线(简称“产线”)是指通过多台自动化机器和传送机构组合，实现按照特定工艺过程，以统一节拍运转，连续对产品进行加工的一种生产方式。其特点和过程是：被加工对象通过传送机构由一工位传送到另一工位，并由工位上的机构自动地进行加工、装卸、检验等，常见于电子、3C、电器等产品的生产环节。实现产线的自动化运行，除了各个部分的机械结构、电气部件外，控制器是产线运行的关键部件，由控制器硬件载体和运行在控制器中的控制系统组成。其中，控制系统为实现产线按照特定工艺过程运行的主要依据。根据产线的特点、技术要求等不同因素，控制器的硬件载体可以选择单片机、PLC(可编程逻辑控制器)、MC(运动控制)、IPC(工业计算机)等不同硬件中的一个或多个进行组合。根据选定的控制器，根据该控制器的品牌型号，使用硬件支持的编程语言进行控制系统的功能、流程开发。根据控制器以及品牌的不同，常见的通用编程语言有：C、C++、C#、ST(结构化文本)、梯形图、Codesys等，不同的开发语言的开发特点以及对编程人员的技能要求各不相同。现行工业自动化产线的控制系统大多以“控制器+编程语言”作为技术实现方式。

但从实际现状来看，了解自动化产线工艺过程的人往往是机械工程师、工艺工程师、调机工程师，甚至是工厂里的老师傅，这类用户了解生产工艺过程但不具备编程技术，很难以编程的思维向开发人员描述需求；同理的，具有编程技术的人却不一定了解生产工艺过程，而产线的控制器系统需要由掌握特定编程语言技能的工程师完成。在这样的情况下，往往导致编程人员所开发的控制系统不能完美的实现产线工艺过程，尤其是在用户异常操作的判断上往往出现缺失，导致现场用户操作时，出现了控制系统没有考虑到的情况，进一步引发程序的大量改动，而上述故障或异常情况，也往往是开发完成交用户使用时才能发现。最终结果是需要开发人员在现场不断对程序进行改动，大大地延长了交付的周期，并且在改动的过程，引发更多明显的或潜在的程序故障。如果用户对工艺流程进行改动，上述所有提及的问题，都有可能再次发生，甚至引发更多的问题。

由此可见，虽然从实现控制系统的工具而言，从技术指标上看能够符合工业自动化产线的实现要求；但是从实际操作或工具运用的角度来看，很可能导致开发、实施、交付的环节出现众多问题，甚至导致最终无法交付。这些现象在非标自动化领域尤其明显，非标指该自动化产线并非标准产品，而是根据用户的特点、要求特别定制的。这类非标产线往往不具备或仅具备较低的复制度。另外，随着工厂日益增强的智能制造需求，除了对产线具有较高的自动化要求外，还提出大量信息化的诉求，这些诉求与自动化交织在一起，使得产线的非标程度、复杂度越来越高。因此，产线开发商、交付商在有限的交期和成本的限制下，很难存在迭代优化的空间，上述提及的问题在每次交付时，都很有可能反复出现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法，可以降低实施工业自动化生产线时对技术人员的要求、数量及时长，提升工艺流程实现的速度和完整度，减少实施成本。其具体方案如下：

一种工业自动化产线低代码控制系统，包括：控制流程图构建系统和控制流程图解析器；

所述控制流程图构建系统，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至所述控制流程图解析器；

所述控制流程图解析器，用于对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述控制流程图构建系统运行在单独的工控机或服务器之上，所述控制流程图解析器运行在控制器之上；或，

所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器一并运行在控制器之上。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述控制流程图构建系统包括控制器初始化模块、流程图设计器模块、流程图发布模块、第一通讯模块和流程运行监控模块；

所述控制器初始化模块，用于对将运行所述控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化；

所述流程图设计器模块，用于面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图；

所述流程图发布模块，用于在所述控制流程图部分或全部绘制完成后，将所述控制流程图转换为特定格式的文件载体；

所述第一通讯模块，用于实现所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器之间的通讯；

所述流程运行监控模块，用于在控制流程已发布到工业控制器后，监控所述控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述流程图设计器模块的前端由一个可视化的流程图设计器，以及多个内置的工业控制控件组成；

所述流程图设计器模块，具体用于通过为每个工业控制控件设置合适的控制参数，以及按实际需求的生产工艺流程对工业控制控件进行有顺序、有方向的连线，绘制出与实际需求的生产工艺流程具有等同意义的控制流程图。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述控制流程图构建系统还包括交互逻辑处理模块；

所述交互逻辑处理模块，用于对所述流程图设计器模块中可能出现的计算逻辑进行接管，以使所述控制流程图的动作时序与逻辑计算基于状态、信号交互。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述控制流程图解析器包括第二通讯模块、校验模块、控制器指令SDK集成模块、配置模块、解析模块；

所述第二通讯模块，用于实现所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器之间的通讯；

所述校验模块，用于对所述控制流程图构建系统的输出物进行合法性校验；

所述控制器指令SDK集成模块，用于将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在所述控制流程图解析器中，建立所述解析模块与工业控制器执行的数据、信号转换任务；

所述配置模块，用于在所述校验模块校验通过后，提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将工业控制器的各项硬件资源逐一进行初始化；

所述解析模块，用于在所述校验模块校验通过后，提取并解析当中用于工业控制器执行的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将所述控制流程图包含的内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，同时将节点运行状态经所述第二通讯模块反馈回所述控制流程图构建系统。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，所述控制流程图解析器还包括外部接口模块；

所述外部接口模块，用于向外部设备或系统提供所述控制流程图反馈状态的相关数据。

本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，包括：

利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

利用所述控制流程图解析器对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法中，利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器，包括：

在所述控制流程图构建系统中，使用控制器初始化模块对将运行所述控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化；

使用流程图设计器模块面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图；

在所述控制流程图部分或全部绘制完成后，使用流程图发布模块将所述控制流程图转换为特定格式的文件载体，并传入第一通讯模块中；

通过所述第一通讯模块将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

在控制流程已发布到工业控制器后，使用流程运行监控模块监控所述控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。

优选地，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法中，利用所述控制流程图解析器对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动自动化生产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作，包括：

在所述控制流程图解析器中，使用控制器指令SDK集成模块将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在所述控制流程图解析器中；

通过第二通讯模块接收所述控制流程图构建系统输出的所述特定格式的文件载体，并传入校验模块；

使用所述校验模块对所述控制流程图构建系统的输出物进行合法性校验；

在所述校验模块校验通过后，使用所述配置模块提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将工业控制器的各项硬件资源逐一进行初始化；

同时，使用解析模块提取并解析当中用于工业控制器执行的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将所述控制流程图包含的内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，同时将节点运行状态经所述第二通讯模块反馈回所述控制流程图构建系统。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种工业自动化产线低代码控制系统，包括：控制流程图构建系统和控制流程图解析器；控制流程图构建系统，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；控制流程图解析器，用于对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

本发明提供的上述工业自动化产线低代码控制系统，覆盖工业自动化生产线的控制流程的构建和解析两大环节，通过控制流程图构建系统和控制流程图解析器的交互，利用控制流程图来描述生产工艺流程，取代传统代码编程，降低了实施工业自动化生产线时对技术人员的要求、数量及时长；减少了传统模式下，编程人员因缺少相应的现场经验及不熟悉具体生产工艺流程所引起的程序实现不准确、不完善以及一些严重的错误；解决了生产工艺过程无法被正确转化的工业自动化生产线运行过程的技术缺陷或难点；工艺流程经验以自然语言、不需要专业技能可轻松阅读的方式得以留存，使得工艺流程的调整、优化能够实现多人协作，大大缓解以编程方式实现时，绝大部分情况需要原开发人员才能调整的缺点，也使工艺迭代优化具备可操作性；另外，将流程图转化为相应的控制指令，可控制各执行部件实现既定的生产工艺流程，提升了工艺流程实现的速度和完整度，减少了工业自动化生产线控制系统实施交付时的成本，提高了交付的周期和质量，减少了售后维护阶段的持续成本投入。

此外，本发明还针对工业自动化产线低代码控制系统提供了相应的控制方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该方法具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的工业自动化产线低代码控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的控制流程图构建系统和控制流程解析器的一种技术组成示意图；

图3为本发明实施例提供的控制流程图构建系统和控制流程解析器的另一种技术组成示意图；

图4为本发明实施例提供的控制流程图构建系统的具体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的控制流程解析器的具体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的工业自动化产线低代码控制系统的控制方法流程图；

图7为本发明实施例提供的工业自动化产线低代码控制系统的控制方法具体流程示意图。

具体实施方式

鉴于在背景技术中所指出的问题，其关键原因是存在了解生产工艺过程的人员不具备编程技能，而编程人又不具备生产工艺过程知识的矛盾；而实现自动化产线正常运行，达到生产目的关键因素是自动化产线能够对生产工艺过程的正确实现。本发明旨在通过发明一种面向了解、熟知生产工艺过程的人员(包括但不限于：工艺工程师、机器工程师、调机工程师等)能够不受限于编程技能，使其能够以一种不涉及编程技术或极低涉及编程技术的方式将生产工程过程正确传递到控制器中，使工业自动化生产线按照传递的生产工艺流程进行运转的方法，并将此方法通过系统的形式予以实现。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种工业自动化产线低代码控制系统，如图1所示，包括：控制流程图构建系统100和控制流程图解析器200；

控制流程图构建系统100，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输(网络可用)或文件拷贝(网络不可用)至控制流程图解析器200；

控制流程图解析器200，用于对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，覆盖工业自动化生产线的控制流程的构建和解析两大环节，通过控制流程图构建系统和控制流程图解析器的交互，利用控制流程图来描述生产工艺流程，取代传统代码编程，降低了实施工业自动化生产线时对技术人员的要求、数量及时长；减少了传统模式下，编程人员因缺少相应的现场经验及不熟悉具体生产工艺流程所引起的程序实现不准确、不完善以及一些严重的错误；解决了生产工艺过程无法被正确转化的工业自动化生产线运行过程的技术缺陷或难点，从而解决需求传递产生失真、开发周期长、调整工艺过程引发无法预知的潜在风险、工艺无法以一种好的方式留存迭代等一系列相关问题；工艺流程经验以自然语言、不需要专业技能可轻松阅读的方式得以留存，使得工艺流程的调整、优化能够实现多人协作，大大缓解以编程方式实现时，绝大部分情况需要原开发人员才能调整的缺点，也使工艺迭代优化具备可操作性；另外，将流程图转化为相应的控制指令，可控制各执行部件实现既定的生产工艺流程，提升了工艺流程实现的速度和完整度，减少了工业自动化生产线控制系统实施交付时的成本，提高了交付的周期和质量，减少了售后维护阶段的持续成本投入。

需要说明的是，在本发明中，低代码指相较于传统的软件系统开发过程需要掌握编程技术及编写一定数量的代码，该技术在实现工业自动化产线控制系统软件时不涉及编程技术及编写代码。在本发明中，低代码的具体实现是通过绘制流程图的方式来取代传统的编程方式，同时流程图中的每一个节点进行最少1项，最多8项的参数设定，即可完成工业自动化产线的控制系统开发，弱化或消除对用户的编程知识或技能要求。本发明的控制流程图可以以适当的粒度为单位，储存为模板流程，供多个产线项目的相同、相似部分进行调用、微调，加速控制系统实现的速度和提高可靠度。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，如图2所示，控制流程图构建系统100运行在单独的工控机或服务器之上，控制流程图解析器200运行在控制器之上；或，如果控制器的资源充足，如图3所示，控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200可以一并运行在控制器之上。

需要指出的是，控制流程图解析器需运行在控制器之上，控制器硬件能够对上述流程图进行解析，转化为相应的控制指令，控制各执行部件(如驱动器、输入输出、视觉装置等)来实现既定的生产工艺流程。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，如图4所示，控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200组成了不可分割的关系，其中，控制流程图构建系统100可以包括控制器初始化模块101、流程图设计器模块102、流程图发布模块103、第一通讯模块104和流程运行监控模块105；其中，

控制器初始化模块101，用于对将运行控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化。被控资源一般涉及轴定义及其参数、输入输出点定义及其参数等。通过该模块初始化后，该工业控制器的被控资源将一一映射至控制流程图构建系统中，成为一个唯一标识的变量，可用于流程图设计器模块，与具体的流程节点发生关联。该模块初始化后的内容将作为后续流程图设计器模块的输出物，并通过流程图发布模块，一并传输至工业控制器中。

流程图设计器模块102，用于面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图。流程图设计器模块102的前端由一个可视化的流程图设计器，以及多个内置的工业控制控件组成。工业控制控件包括：轴运动(单轴、多轴)、变量赋值(单变量、多变量)、延时、等待等。流程图设计器模块102，具体可以用于通过为每个工业控制控件设置合适的控制参数，以及按实际需求的生产工艺流程对工业控制控件进行有顺序、有方向的连线，绘制出与实际需求的生产工艺流程具有等同意义的控制流程图；此流程图将在后通过控制流程图发布模块103、第一通讯模块104等，传输至工业控制器上被解析和运行。该模块可以将常见于工业自动化生产线生产工艺流程中的动作、信号抽象成为流程图中若干类型的节点组件，不同类型的节点组件支持设置实现具体动作、信号所需要的参数；将期望在工业自化生产线实现的生产工艺流程、机构动作通过制作流程图，即对节点组件按时序、约束进行连接，同时在相应组件节点设置参数进行表达。

流程图发布模块103，用于在控制流程图部分或全部绘制完成后，将控制流程图转换为特定格式的文件载体。该特定格式的文件载体作为流程图设计器的输出物，该文件格式及内容仅运行于工业控制器上的控制流程解析器所能识别，属于一种内部约定的格式。在控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200之间网络链接可用时，通过两个系统工具内部的通讯模块实现输出物从控制流程图构建系统100传输至控制流程图解析器200；或在控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200之间网络链接不可用时，通过从构建系统中下载完整的输出物副本，并将该输出物副本拷贝(如使用可移动硬盘)至工业控制器的指定目录；或在两个系统工具同时部署在同一工业控制器时，直接通过操作系统的内部通讯链路，实现输出物从控制流程图构建系统100传输至控制流程图解析器200。传输完成后，将由流程图解析器200的校验模块对输出物进行校验，以确保其可用性。

第一通讯模块104，用于实现控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200之间的通讯，以实现控制器初始化模块101输出物、流程图设计器模块102输出物、流程图发布模块103输出物从控制流程图构建系统100发布至控制流程图解析器200，以及控制流程图解析器200实际执行上述流程图时，所产生的数据反馈；其中，部分由控制流程图解析器200传输的反馈数据，在有需要时，作为交互逻辑处理模块的输入，参与计算。

流程运行监控模块105，用于在控制流程已发布到工业控制器后，在实际运行的过程中，监控控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。该模块除应用于控制流程图正式发布后的生产加工过程监控外，也应用于生产加工工艺流程实施时的制作阶段，随时验证各控制点值是否如期望值输入或输出。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，控制流程图构建系统100还可以包括交互逻辑处理模块106；交互逻辑处理模块106，用于对流程图设计器模块102中可能出现的计算逻辑进行接管，以使控制流程图的动作时序与逻辑计算基于状态、信号交互。

具体地，在流程图绘制时，所可能涉及的计算逻辑可以分离至交互逻辑处理模块106接管，能够降低流程图绘制、参数设置的复杂度。交互逻辑处理模块106在有计算逻辑需求时，处理具体的逻辑过程，最终将结果作为状态量传回控制流程图中。交互逻辑处理模块106的结果或状态输出，将通过第一通讯模块104传输至控制流程图解析器200，作为控制流程图解析器200中某流程节点的输入。这样引入边缘计算系统，将流程中需要复杂逻辑计算的部分与流程图分离，一方面简化流程图的制作，另一方面单独的逻辑计算处理模块使得流程能够实现更复杂、更灵活的计算任务。进一步提升工艺流程实现的完整度及更进一步缩短实施时间。

需要注意的是，交互逻辑处理模块106是基于边缘计算，采用流式脚本的处理方式作为用户输入，当启用该模块时，视计算逻辑的类型与复杂度，对其运行载体(工业计算机、服务器或工业控制器)产生不同程度的计算性能要求，需视实际情况而定。这样可以将与信息化相关的复杂计算任务过程与控制过程分离，仅通过接口实现信息化与自动化控制的交互，一方面实现了信息化与自动化的交叉交互，另一方面将两种不同维度的任务分离实现，进一步加速实现过程的同时降低两者间的耦合性，便于后续改动时，所产生的影响范围缩减到最小。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，控制流程图解析器200是用于对经控制流程图构建系统100所产生的输出物进行解析，并与控制流程图解析器200内的控制器指令SDK集成模块共同工作，转换成为具体的工业控制器控制指令，以实现既定的工业自动化生产线工艺流程的工具。控制流程图解析器200与控制流程图构建系统100组成不可分割的关系。如图5所示，控制流程图解析器200可以包括第二通讯模块201、校验模块202、控制器指令SDK集成模块203、配置模块204、解析模块205；其中，

第二通讯模块201，与控制流程图构建系统100中的第一通讯模块功能104类似，与其配对工作，用于实现控制流程图构建系统100与控制流程图解析器200之间的通讯，以获取来自控制流程图构建系统100的控制器初始化模块101输出物、流程图设计器模块102输出物、流程图发布模块103输出物，以及控制流程图解析器200实际执行上述流程图时，将产生的数据反馈提交到控制流程图构建系统100；其中，部分由控制流程图解析器200提交至控制流程图构建系统100的反馈数据，在有需要时，作为控制流程图构建系统100的交互逻辑处理模块106的输入，参与计算。而交互逻辑处理模块106的结果或状态输出，又将通过第二通讯模块201获取，作为控制流程图解析器200中某流程节点的输入。通过第一通讯模块104和第二通讯模块201可实现构建系统与控制流程图解析器200之间，边缘计算和端计算的协同交互。

校验模块202，用于对控制流程图构建系统100的输出物(即特定格式的文件载体)进行合法性校验。合法性包含：完整性、一致性以及是否存在解析模块无法转换的指令功能。对于合法性校验不通过的输出物，控制流程图解析器200将拒绝后续的解析并给予前端提示；仅合法性校验通过的输出物方能执行后续的配置、解析任务。

控制器指令SDK集成模块203，用于将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在控制流程图解析器中，建立解析模块与工业控制器执行的数据、信号转换任务。该模块包括SDK指软件开发工具包，用于对目标软件部分功能的封装，使得外部程序可以在未获得目标程序的源代码的前提下，可以通过SDK调用该程序的部分功能。

配置模块204，用于在校验模块202校验通过后，提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分(即构建系统控制器初始化模块的输出物)，并调用控制器指令SDK集成模块203中的相应接口，按照工业控制器的技术要求，将控制器用户定义的各项硬件资源逐一进行初始化。通过配置模块执行配置后，工业控制器参与控制器硬件资源进入可用、就绪状态。

解析模块205，用于在校验模块202校验通过后，提取并解析当中用于工业控制器执行(包括方法、条件和时序)的部分(即构建系统流程图设计器模块的输出物)，并调用控制器指令SDK集成模块203中的相应接口，按预定义的内容，将控制流程图中所包含的节点类型和参数、条件分支、节点时序等内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，实现自动化生产线按照流程图所设计的工流程进行运转，同时将节点运行状态经通讯模块反馈回控制流程图构建系统100。解析模块205是控制流程图解析器200的最核心模块，由该模块对产线起实际驱动的作用。

需要说明的是，控制流程图解析器200内的上述各个模块一方面能对输出物校验、提取和解析，另一方面可以驱动工业控制器的工具，将流程图表达的动作、信号、时序转换为工业控制器所能识别的指令，并按流程图的内容进行调用，使工业自动化生产线实现与流程图一致的生产工艺流程。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统中，流程图的实际运转状态，已由解析模块产生并经通讯模块反馈到了构建系统，此行为属于内部通讯。在实际的应用或特定的要求下，外部的设备或系统(即构建系统和解析器以外的设备或系统)也存在获取反馈状态的需求。因此，控制流程图解析器200还可以包括外部接口模块206；外部接口模块206，用于向外部设备或系统提供控制流程图反馈状态的相关数据。该模块支持通过多种开发语言进行调用，包括：C++、C#、Java、Python等开发语言。

需要强调的是，本发明首先根据流程图的制作和流程图的解析运行两个环节，将系统工具划分为构建系统和解析器两大部分，其次构建系统和解析器再各自根据处理任务的内容、顺序划分为多个模块协同工作，最后两个系统工具再根据各自的通讯模块建立通讯链路，实现两个系统工具之前的通讯、交互、协作。本发明适用于各类实现流程型、离散型加工工艺的自动化生产线，广泛见于3C电子、家用电器、金属加工等工业生产领域；尤其适合有其加工过程需与上层信息化系统(如ERP[企业资源规划系统]、WMS[仓库管理系统]、MES[制造执行系统]、APS[高级排程系统]或算法、数据处理程序等)双向交互需求的场景。经济效益在非标自动化领域更为显著。经验证，实施人员投入量、现场开发周期均能降低50％以上；后续售后维护工作，因变更工艺流程、协助排查流程状态等上门处理服务次数能降低80％以上，大多数能以远程方式处理。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种工业自动化产线低代码控制系统相似，因此该方法的实施可以参见工业自动化产线低代码控制系统的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，如图6所示，具体包括以下步骤：

S601、利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

S602、利用控制流程图解析器对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法中，可以利用控制流程图来描述生产工艺流程，取代传统代码编程，降低了实施工业自动化生产线时对技术人员的要求、数量及时长；减少了传统模式下，编程人员因缺少相应的现场经验及不熟悉具体生产工艺流程所引起的程序实现不准确、不完善以及一些严重的错误；解决了生产工艺过程无法被正确转化的工业自动化生产线运行过程的技术缺陷或难点；工艺流程经验以自然语言、不需要专业技能可轻松阅读的方式得以留存，使得工艺流程的调整、优化能够实现多人协作，大大缓解以编程方式实现时，绝大部分情况需要原开发人员才能调整的缺点，也使工艺迭代优化具备可操作性；另外，将流程图转化为相应的控制指令，可控制各执行部件实现既定的生产工艺流程，提升了工艺流程实现的速度和完整度，减少了工业自动化生产线控制系统实施交付时的成本，提高了交付的周期和质量，减少了售后维护阶段的持续成本投入。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法中，步骤S601利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器，具体可以包括以下步骤：

在控制流程图构建系统中，使用控制器初始化模块对将运行控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化；

使用流程图设计器模块面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图；

在控制流程图部分或全部绘制完成后，使用流程图发布模块将控制流程图转换为特定格式的文件载体，并传入第一通讯模块中；

通过第一通讯模块将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

在控制流程已发布到工业控制器后，使用流程运行监控模块监控控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法中，步骤S602利用控制流程图解析器对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动自动化生产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作，具体可以包括以下步骤：

在控制流程图解析器中，使用控制器指令SDK集成模块将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在控制流程图解析器中；

通过第二通讯模块接收控制流程图构建系统输出的特定格式的文件载体，并传入校验模块；

使用校验模块对控制流程图构建系统的输出物进行合法性校验；

在校验模块校验通过后，使用配置模块提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分，并调用控制器指令SDK集成模块中的相应接口将工业控制器的各项硬件资源逐一进行初始化；

同时，使用解析模块提取并解析当中用于工业控制器执行的部分，并调用控制器指令SDK集成模块中的相应接口将控制流程图包含的内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，同时将节点运行状态经第二通讯模块反馈回控制流程图构建系统。

下面以图7为例，对本发明实施例提供的上述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法进行详细说明，具体步骤如下：

步骤1、在控制流程图构建系统中，使用控制器初始化模块定义工业控制器的硬件资源，如：轴及相关参数、输入输出点及其相关参数等；

步骤2、在流程图设计器模块中，根据工业自动化生产线的实际生产工艺流程，使用设计器模块中的控制组件，对其进行连线并设置相关控制参数；

步骤3、如该工艺流程中需涉及逻辑运算，进入交互逻辑处理模块，编写相应的处理脚本；如无逻辑运算的需求，步骤3、步骤4可跳过，直接到步骤5；

步骤4、交互逻辑处理模块将用户编写的处理脚本数据准备就绪，等待步骤5流程图发布模块获取；

步骤5、流程图发布模块将获取设计器模块(必须)、交互逻辑处理模块(非必须，如有)中的数据，将其转换为特定格式；

步骤6、流程图发布模块将已转换为特定格式的输出特，传入控制流程图构建系统的第一通讯模块中；

步骤7、控制流程图构建系统的第一通讯模块与控制流程图解析器的第二通讯模块建立双向的、安全的链路，将步骤6中所产生的特定格式文件传输至控制流程图解析器中；

步骤8、控制流程图解析器的第二通讯模块接收输出物后，转入检验模块进行校验，如果校验通过，同时进行步骤9；如不通过，给予系统反馈；

步骤9、分为9.1和9.2两个步骤并行进行；其中，步骤9.1为将输出物中属于配置模块的数据提取至配置模块，进行工业控制器的硬件资源初始化配置；步骤9.2为将输出物中属于解析模块的数据提取至解析模块中，识别和转换由构建系统设计器模块会制作的控制流程图、控制组件以及控制组件设置的参数；

步骤10、解析模块对经校验的输出物中，属于解析模块的数据进行解析执行，同时执行10.1至10.3三个步骤；其中，步骤10.1为解析模块对上一步骤中已识别的内容，逐一调用控制器指令SDK集成模块中的相应接口，按控制流程图定义的内容逐一驱动控制器，实现生产工艺流程，此步骤为必须步骤；步骤10.2为解析模块将控制流程图中每一内容调用控制器指令SDK集成模块的结果，推送至解析器通讯模块，此步骤为非必须步骤；步骤10.3为解析模块将控制流程图中每一内容调用控制器指令SDK集成模块的结果，推送至解析器外部接口模块，此步骤为非必须步骤，仅在外部设备或系统对上述结果有获取需求时需要。

步骤11、在步骤10.3与步骤10.2同时触发的同时，各自都会有下一步骤，均标记为步骤11，两个步骤11属于两条不同的任务分支，两者互不影响，亦无先后顺序之分；其中，第一个步骤11为构建系统通讯模块将控制流程图每一内容的执行情况，推送到流程运行监控模块，实现可视化的状态追溯，此步骤为非必须步骤，仅在构建系统需要监控运行状态时需要；第二个步骤11为解析器解析模块，将控制流程图每一内容的执行情况，推送到外部接口模块，并按约定的技术格式向外界开放，此步骤为非必须步骤，仅在有外部数据交互时需要。由外部设备或系统根据外部接口模块所约定的数据获取规范，获取控制流程图中每一内容调用控制器指令SDK集成模块的结果。

步骤12、第一通讯模块将第二通讯模块上报的控制流程图第一内容的执行情况，推送到流程运行监控模块，实现控制流程图按节点按状态的追溯，以验证控制流程图运行的正确性、一致性。

关于上述各步骤更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

综上，本发明实施例提供的一种工业自动化产线低代码控制系统，包括：控制流程图构建系统和控制流程图解析器；控制流程图构建系统，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；控制流程图解析器，用于对特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照控制流程图所反映的生产工艺流程运作。上述工业自动化产线低代码控制系统覆盖工业自动化生产线的控制流程的构建和解析两大环节，通过控制流程图构建系统和控制流程图解析器的交互，利用控制流程图来描述生产工艺流程，取代传统代码编程，降低了实施工业自动化生产线时对技术人员的要求、数量及时长；减少了传统模式下，编程人员因缺少相应的现场经验及不熟悉具体生产工艺流程所引起的程序实现不准确、不完善以及一些严重的错误；解决了生产工艺过程无法被正确转化的工业自动化生产线运行过程的技术缺陷或难点；工艺流程经验以自然语言、不需要专业技能可轻松阅读的方式得以留存，使得工艺流程的调整、优化能够实现多人协作，大大缓解以编程方式实现时，绝大部分情况需要原开发人员才能调整的缺点，也使工艺迭代优化具备可操作性；另外，将流程图转化为相应的控制指令，可控制各执行部件实现既定的生产工艺流程，提升了工艺流程实现的速度和完整度，减少了工业自动化生产线控制系统实施交付时的成本，提高了交付的周期和质量，减少了售后维护阶段的持续成本投入。此外，本发明还针对工业自动化产线低代码控制系统提供了相应的控制方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该方法具有相应的优点。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的工业自动化产线低代码控制系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，包括：控制流程图构建系统和控制流程图解析器；

所述控制流程图构建系统，用于根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至所述控制流程图解析器；

所述控制流程图解析器，用于对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

2.根据权利要求1所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述控制流程图构建系统运行在单独的工控机或服务器之上，所述控制流程图解析器运行在控制器之上；或，

所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器一并运行在控制器之上。

3.根据权利要求1所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述控制流程图构建系统包括控制器初始化模块、流程图设计器模块、流程图发布模块、第一通讯模块和流程运行监控模块；

所述控制器初始化模块，用于对将运行所述控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化；

所述流程图设计器模块，用于面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图；

所述流程图发布模块，用于在所述控制流程图部分或全部绘制完成后，将所述控制流程图转换为特定格式的文件载体；

所述第一通讯模块，用于实现所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器之间的通讯；

所述流程运行监控模块，用于在控制流程已发布到工业控制器后，监控所述控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。

4.根据权利要求3所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述流程图设计器模块的前端由一个可视化的流程图设计器，以及多个内置的工业控制控件组成；

所述流程图设计器模块，具体用于通过为每个工业控制控件设置合适的控制参数，以及按实际需求的生产工艺流程对工业控制控件进行有顺序、有方向的连线，绘制出与实际需求的生产工艺流程具有等同意义的控制流程图。

5.根据权利要求4所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述控制流程图构建系统还包括交互逻辑处理模块；

所述交互逻辑处理模块，用于对所述流程图设计器模块中可能出现的计算逻辑进行接管，以使所述控制流程图的动作时序与逻辑计算基于状态、信号交互。

6.根据权利要求1所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述控制流程图解析器包括第二通讯模块、校验模块、控制器指令SDK集成模块、配置模块、解析模块；

所述第二通讯模块，用于实现所述控制流程图构建系统与所述控制流程图解析器之间的通讯；

所述校验模块，用于对所述控制流程图构建系统的输出物进行合法性校验；

所述控制器指令SDK集成模块，用于将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在所述控制流程图解析器中，建立所述解析模块与工业控制器执行的数据、信号转换任务；

所述配置模块，用于在所述校验模块校验通过后，提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将工业控制器的各项硬件资源逐一进行初始化；

所述解析模块，用于在所述校验模块校验通过后，提取并解析当中用于工业控制器执行的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将所述控制流程图包含的内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，同时将节点运行状态经所述第二通讯模块反馈回所述控制流程图构建系统。

7.根据权利要求6所述的工业自动化产线低代码控制系统，其特征在于，所述控制流程图解析器还包括外部接口模块；

所述外部接口模块，用于向外部设备或系统提供所述控制流程图反馈状态的相关数据。

8.一种如权利要求1至7任一项所述工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

利用所述控制流程图解析器对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作。

9.根据权利要求8所述的工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，其特征在于，利用控制流程图构建系统根据生产工艺流程绘制控制流程图，将所述控制流程图转化为特定格式的文件载体，并将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器，包括：

在所述控制流程图构建系统中，使用控制器初始化模块对将运行所述控制流程图构建系统输出物的工业控制器所相关的被控资源进行定义及初始化；

使用流程图设计器模块面向用户描述工业自动化生产线生产工艺流程，绘制出控制流程图；

在所述控制流程图部分或全部绘制完成后，使用流程图发布模块将所述控制流程图转换为特定格式的文件载体，并传入第一通讯模块中；

通过所述第一通讯模块将所述特定格式的文件载体经网络传输或文件拷贝至控制流程图解析器；

在控制流程已发布到工业控制器后，使用流程运行监控模块监控所述控制流程图中各个节点的反馈状态以及参数值的变化，当节点发生异常时，将产生系统级警告，并记录触发报警的具体控制点值以及判断条件。

10.根据权利要求8所述的工业自动化产线低代码控制系统的控制方法，其特征在于，利用所述控制流程图解析器对所述特定格式的文件载体进行校验和解析，将解析后的数据转化为控制器执行指令，以驱动自动化生产线按照所述控制流程图所反映的生产工艺流程运作，包括：

在所述控制流程图解析器中，使用控制器指令SDK集成模块将工业控制器提供的SDK按特定规则集成在所述控制流程图解析器中；

通过第二通讯模块接收所述控制流程图构建系统输出的所述特定格式的文件载体，并传入校验模块；

使用所述校验模块对所述控制流程图构建系统的输出物进行合法性校验；

在所述校验模块校验通过后，使用所述配置模块提取当中用于工业控制器硬件资源配置的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将工业控制器的各项硬件资源逐一进行初始化；

同时，使用解析模块提取并解析当中用于工业控制器执行的部分，并调用所述控制器指令SDK集成模块中的相应接口将所述控制流程图包含的内容逐一转化为工业控制器的调用指令并运行，同时将节点运行状态经所述第二通讯模块反馈回所述控制流程图构建系统。

Images