CN117311772B - 一种组态更新方法、装置、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种组态更新方法、装置、设备及介质，涉及工业自动化技术领域，该方法包括：响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值；若方差值达到目标值，则进行组态更新。由此，本申请通过已经执行的控制周期数和任务周期计算得到方差值，并以方差值作为组态更新的依据，规避了只能在所有任务周期的公倍数时才能进行组态更新，从而降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

Description

一种组态更新方法、装置、设备及介质

技术领域

本申请涉及工业自动化技术领域，特别是涉及一种组态更新方法、装置、设备及介质。

背景技术

在工业自动化领域中，可以基于不同的实施方式和目标设备类型，将组态下载分为在线下载和离线下载。其中，在线下载指的是在目标设备的系统仍处于运行状态时进行的组态更新方式。

相关技术中，为了将在线下载对正在运行的系统的扰动降低到最小，需要找到合理的组态更新时机。具体的，可以通过检测正在运行的系统中的任务状态和任务执行情况，选择在任务执行完毕的时候进行组态更新。

然而在多任务系统中，由于每个任务的任务周期可能不一致，因此多个任务一起执行完毕的时刻为所有任务周期的公倍数，而即使是所有任务周期的最小公倍数的值也通常较大，导致需要等待进行组态更新的时间较长，使得系统的灵活性和可用性大大降低。

发明内容

本申请提供了一种组态更新方法、装置、设备及介质，能够提升系统的灵活性和可用性。

本申请公开了如下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种组态更新方法，该方法包括：

响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；

根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值；

若所述方差值达到目标值，则进行组态更新。

可选的，所述根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值，包括：

获取限制时间和所有任务中的最大任务周期；

根据所述限制时间和所述最大任务周期，获取所述限制时间内的轮询时刻；

在所述轮询时刻时，根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值。

可选的，所述若所述方差值达到目标值，则进行组态更新，包括：

在首个所述方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。

可选的，所述若所述方差值达到目标值，则进行组态更新，包括：

获取所有所述轮询时刻对应的方差值中的最小值；

在所述最小值对应的轮询时刻，进行组态更新。

第二方面，本申请提供了一种组态更新装置，该装置包括：周期获取模块、方差获取模块和组态更新模块；

所述周期获取模块，用于响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；

所述方差获取模块，用于根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值；

所述组态更新模块，用于若所述方差值达到目标值，则进行组态更新。

可选的，所述方差获取模块包括：第一获取子模块、第二获取子模块和第三获取子模块；

所述第一获取子模块，用于获取限制时间和所有任务中的最大任务周期；

所述第二获取子模块，用于根据所述限制时间和所述最大任务周期，获取所述限制时间内的轮询时刻；

所述第三获取子模块，用于在所述轮询时刻时，根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值。

可选的，所述组态更新模块具体用于：在首个所述方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。

可选的，所述组态更新模块包括：第一更新子模块和第二更新子模块；

所述第一更新子模块，用于获取所有所述轮询时刻对应的方差值中的最小值；

所述第二更新子模块，用于在所述最小值对应的轮询时刻，进行组态更新。

第三方面，本申请提供了一种组态更新设备，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述组态更新方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述组态更新方法的步骤。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种组态更新方法、装置、设备及介质，该方法包括：响应于组态更新命令，获取系统中每个任务已经执行的控制周期数；根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值；若方差值达到目标值，则进行组态更新。由此，本申请通过已经执行的控制周期数和任务周期计算得到方差值，并以方差值作为组态更新的依据，规避了只能在所有任务周期的公倍数时才能进行组态更新，从而降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种组态更新方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种组态更新的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种另一种组态更新的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种第三种组态更新的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种组态更新装置的示意图；

图6为本申请实施例提供的一种计算机可读介质的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种服务器的硬件结构示意图。

具体实施方式

正如前文描述，在工业自动化领域中，可以基于不同的实施方式和目标设备类型，对组态下载进行分类。例如，组态下载可以分类为在线下载（Online Download）和离线下载（Offline Download）。

其中，在线下载指的是在目标设备仍然处于运行状态时进行的组态更新方式。主控站可以通过与目标设备建立通信连接，将新的配置参数和设置传输到设备中，并即时应用到正在运行的系统中。在线下载适用于需要实时更新配置且无需停机的情况。

离线下载指的是在将目标设备停止其运行状态后进行的组态更新方式。在目标设备停止运行后，主控站加载新的配置文件或参数集合，并在完成配置加载后，目标设备重新启动运行状态并应用更新后的配置。离线下载适用于对系统影响较大、需要离线操作、或涉及全面配置更改的情况。

在执行在线下载的过程中，为了对系统的扰动降到最小，需要找到合理的组态更新时机。具体的，可以有以下两种方法：

第一种，在控制器收到更新命令后，可以通过检测系统中的任务状态和任务执行情况，选择在所有任务执行完毕的时刻进行组态更新，由此可以最大程度减少对系统的扰动。但是在多任务系统中，由于每个任务的任务周期可能不一致，所以多个任务一起执行完毕的时刻为所有任务周期的公倍数，而多任务的最小公倍数的计算结果可能较大，需要等待的时间较长，使得系统的灵活性和可用性降低，难以满足实际的工程应用。

第二种，在控制器收到更新命令后，每个任务执行完毕后暂停运行，也就是任务逐步停止，待所有任务都执行完毕后再进行组态更新。然而，当小周期任务（例如10ms）和大周期任务（例如1s）同时存在时，会导致小周期任务暂停运行的时间较长，对系统的安全性存在一定影响。

有鉴于此，本申请公开了一种组态更新方法、装置、设备及介质，涉及工业自动化技术领域，该方法包括：响应于组态更新命令，获取系统中每个任务已经执行的控制周期数；根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值；若方差值达到目标值，则进行组态更新。由此，本申请通过已经执行的控制周期数和任务周期计算得到方差值，并以方差值作为组态更新的依据，规避了只能在所有任务周期的公倍数时才能进行组态更新，从而降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

参见图1，该图为本申请实施例提供的一种组态更新方法的流程图。需要说明的是，该组态更新方法可以应用于TCS900系统的SCU9030控制器中。具体的，该方法包括：

S101：响应于组态更新命令，获取系统中每个任务已经执行的控制周期数。

控制周期ctr_tick是主循环进行一圈的时间，通常在5ms（毫秒）到1s（秒）之间。在接收到组态更新命令后，首先需要检测系统中每个任务已经执行的控制周期数。

S102：根据每个任务的任务周期以及已经执行的控制周期数，获取方差值。

每个任务的任务周期askn_cycles由组态配置，为控制周期ctr_tick的整数倍，可以表示为taskn_cycles = m * ctr_tick，m、n为任意正整数。

可以理解的是，当控制器收到组态更新命令时，任务剩余要执行的控制周期数为任务周期askn_cycles与已经执行的控制周期数的差值，可以用taskn_cycle_left表示。示例性的，若任务周期为10个控制周期，已经执行的控制周期数为4，那么任务剩余要执行的控制周期数则为10-4=6。

为了得到可以进行组态更新的时刻，在获取到每个任务已经执行的控制周期数后，即可根据每个任务的任务周期以及已经执行的控制周期数，获取方差值。示例性的，获取的可以是如下所示的Tn的方差：Tn={task1_cycle_left+task1_cycle_cnt*task1_cycles,task2_cycle_left+ task2_cycle_cnt*task2_cycles...taskn_cycle_left+taskn_cycle_cnt*taskn_cycles}。其中，taskn_cycle_cnt表示每个任务剩余要执行的任务周期数。其中，方差（Variance）指的是它的离散程度，也就是该变量离其期望值的距离。

S103：若方差值达到目标值进行组态更新。

在根据每个任务的任务周期以及已经执行的控制周期数，获取方差值后，对方差值的数值大小进行判断。若方差值达到目标值时，即可进行组态更新。示例性的，可以是在方差值为0时，进行组态更新。

在一些具体的实现方式中，由于可能出现方差值多次为0，或，方差值在很长时间内均不是0的情况，那么可以设置限制时间t_limit。示例性的，该限制时间可以是2s，也可以是3s、4s等，对于具体的限制时间，本申请不做限定。并且，在设置限制时间后，需要找到所有任务中最大的任务周期。示例性的，若任务1的任务周期为10个控制周期、任务2的任务周期为15个控制周期，任务3的任务周期为5个控制周期，控制周期均为20毫秒，那么可以将15个控制周期作为所有任务中最大的任务周期。随后，将该最大的任务周期值作为求方差轮询时的步进值，利用该步进值和限制时间可以计算出轮询次数以及限制时间中对应的轮询时刻cnt=t_limit/task_cycle_continue_max。随后，在轮询时刻时，即可根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数获取方差值，也就是在每一个轮询时刻都计算一次方差Var（Tn）。

若方差值出现多次0，那么可以在首个方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。若方差值在限制时间内均没有0，那么则获取所有轮询时刻对应的方差中的最小值，并在最小值对应的轮询时刻进行组态更新。由此，降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

为了进一步理解上述的组态更新方法，可以参见图2，该图为本申请实施例提供的一种组态更新的示意图。由图2可知，任务1（Task1）为10周期任务，也就是一个任务周期包括10个控制周期，任务2（Task2）为5周期任务，也就是一个任务周期包括5个控制周期，任务3（Task3）为3周期任务，也就是一个任务周期包括3个控制周期。当接收到组态更新命令时，任务1还剩9个控制周期才能执行完，任务2还剩3个控制周期才能执行完，任务3还剩2个控制周期才能执行完。根据限制时间2s和所有任务中的最大任务周期10可以得到多个轮询时刻，并在轮询时刻时计算方差。

具体的，在第一个轮询时刻可以进行第一次求方差Var{9，3+5，2+3*2}，由于此时方差不等于0且未到设定的限制时间，则可以在第二个轮询时刻进行第二次求方差Var{9+10，3+5*3，2+3*5}，此时方差仍不等于0，则继续往后计算。由于任务周期分别为10、5、3，那么必定在限制时间内能找到方差为0的轮询时刻，也就是任务1、任务2、任务3一起停止的时刻，此时系统开始组态更新是对系统扰动最小的。也就是说，可以在方差为0的轮询时刻，即可进行组态更新。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种另一种组态更新的示意图。由图3可知，任务1（Task1）为25周期任务，任务2（Task2）为18周期任务，任务3（Task3）为22周期任务。当选取的任务周期25较大且任务1、任务2、任务3一起执行完毕的时刻较长（即三者的最小公倍数很大）的情况下，在限制时间内有可能找不到方差为0的时刻，这种情况就选择选取方差最小的时刻作为组态更新时间。也就是说，需要获取所有轮询时刻对应的方差中的最小值，并在最小值对应的轮询时刻进行组态更新。

参见图4，该图为本申请实施例提供的一种第三种组态更新的示意图。当采用逐步方案时，收到组态更新命令后，由于任务1（Task1）的任务周期较长，任务2（Task2）和任务3（Task3）的任务周期较短，所以任务2、任务3都是在收到组态更新命令的同时就暂停运行，此时波形保持上个周期的状态，所以波形会有拉平较长的现象。倘若在实际应用时，这个信号在控制某项重要工艺，那么系统的响应速度和安全性会受到影响。而在本申请实施例提供的组态更新方法中，在收到组态更新命令后，任务1、任务2和任务3都不会立刻停止，而是直到所有任务周期的方差最小，此时更新可以看到波形拉长时间很短，因此对系统的扰动很小，可以避免对系统的安全性产生负面影响。

综上所述，本申请公开了一种组态更新方法，该方法包括：响应于组态更新命令，获取系统中每个任务已经执行的控制周期数；根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值；若方差值达到目标值，则进行组态更新。由此，本申请通过已经执行的控制周期数和任务周期计算得到方差值，并以方差值作为组态更新的依据，规避了只能在所有任务周期的公倍数时才能进行组态更新，从而降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

参见图5，该图为本申请实施例提供的一种组态更新装置。该组态更新装置200包括：周期获取模块201、方差获取模块202和组态更新模块203。

具体的，周期获取模块201，用于响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；方差获取模块202，用于根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值；组态更新模块203，用于若方差值达到目标值，则进行组态更新。

在一些具体的实现方式中，方差获取模块202包括：第一获取子模块、第二获取子模块和第三获取子模块；

具体的，第一获取子模块，用于获取限制时间和所有任务中的最大任务周期；第二获取子模块，用于根据限制时间和最大任务周期，获取限制时间内的轮询时刻；第三获取子模块，用于在轮询时刻时，根据每个任务的任务周期和已经执行的控制周期数，获取方差值。

在一些具体的实现方式中，组态更新模块203具体用于：在首个所述方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。

在一些具体的实现方式中，组态更新模块203包括：第一更新子模块和第二更新子模块；

具体的，第一更新子模块，用于获取所有轮询时刻对应的方差值中的最小值；第二更新子模块，用于在最小值对应的轮询时刻，进行组态更新。

综上所述，本申请公开了一种组态更新装置，通过已经执行的控制周期数和任务周期计算得到方差值，并以方差值作为组态更新的依据，规避了只能在所有任务周期的公倍数时才能进行组态更新，从而降低了需要等待进行组态更新的时间，提升了系统的灵活性和可用性。

参见图6，该图为本申请实施例提供的一种计算机可读介质的示意图。该计算机可读介质300上存储有计算机程序311，该计算机程序311被处理器执行时实现上述图1的组态更新方法的步骤。

需要说明的是，本申请的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

需要说明的是，本申请上述的机器可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：电线、光缆、RF(射频)等等，或者上述的任意合适的组合。

上述计算机可读介质可以是上述电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。

参见图7，该图为本申请实施例提供的一种服务器的硬件结构示意图，该服务器400可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上中央处理器(central processing units，CPU)422(例如，一个或一个以上处理器)和存储器432，一个或一个以上存储应用程序440或数据444的存储介质430(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器432和存储介质430可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质430的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对服务器中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器422可以设置为与存储介质430通信，在服务器400上执行存储介质430中的一系列指令操作。

服务器400还可以包括一个或一个以上电源426，一个或一个以上有线或无线网络接口450，一个或一个以上输入输出接口458，和/或，一个或一个以上操作系统441，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM， LinuxTM，FreeBSDTM等等。

上述实施例中由组态更新方法所执行的步骤可以基于该图7所示的服务器结构。

还需要说明的，根据本申请的实施例，上述图1中的流程示意图描述的组态更新方法的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本申请的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行上述图1的流程示意图中所示的方法的程序代码。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本申请的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种组态更新方法，其特征在于，所述方法包括：

响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；

获取限制时间和所有任务中的最大任务周期；

根据所述限制时间和所述最大任务周期，获取所述限制时间内的轮询时刻；

在所述轮询时刻时，根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值；

若所述方差值达到目标值，则进行组态更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述方差值达到目标值，则进行组态更新，包括：

在首个所述方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若所述方差值达到目标值，则进行组态更新，包括：

获取所有所述轮询时刻对应的方差值中的最小值；

在所述最小值对应的轮询时刻，进行组态更新。

4.一种组态更新装置，其特征在于，所述装置包括：周期获取模块、第一获取子模块、第二获取子模块、第三获取子模块和组态更新模块；

所述周期获取模块，用于响应于组态更新命令，获取每个任务已经执行的控制周期数；

所述第一获取子模块，用于获取限制时间和所有任务中的最大任务周期；

所述第二获取子模块，用于根据所述限制时间和所述最大任务周期，获取所述限制时间内的轮询时刻；

所述第三获取子模块，用于在所述轮询时刻时，根据每个任务的任务周期和所述已经执行的控制周期数，获取方差值；

所述组态更新模块，用于若所述方差值达到目标值，则进行组态更新。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述组态更新模块具体用于：在首个所述方差值为0对应的轮询时刻，进行组态更新。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述组态更新模块包括：第一更新子模块和第二更新子模块；

所述第一更新子模块，用于获取所有所述轮询时刻对应的方差值中的最小值；

所述第二更新子模块，用于在所述最小值对应的轮询时刻，进行组态更新。

7.一种组态更新设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；

所述存储器，用于存储程序；

所述处理器，用于执行所述程序，实现如权利要求1至3中任一项所述的方法的各个步骤。

8.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至3任一项所述的方法的各个步骤。