CN117785166A - 一种用于工业主动化控制的图像化编程系统、方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工业主动化控制的图像化编程系统、方法和存储介质，其中系统包括编程面板，编程面板包括指令区域，所示指令区域包括指令选项区和模块区，指令选项区包括多个指令选项栏，每个指令选项栏均包括位于模块区的多个图形化指令块；程序编写区域，图形化模块能拖拽至程序编写区域内进行拼接形成程序指令，程序指令由图形化指令块提供了输入槽口或动作槽口，可以在输入槽口或动作槽口中嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；功能区域，功能区域包括过个功能按钮，功能按钮用于程序指令模块的保存、启动、停止、复位、暂停、编译和单步执行。只需指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。

Description

一种用于工业主动化控制的图像化编程系统、方法和存储 介质

技术领域

本发明涉及计算机编程技术领域，尤其涉及一种用于工业自动话控制的图像化编程系统、方法和存储介质。

背景技术

在工业自动化控制领域，由于工业自动化控制和数据采集的编程复杂性，传统的PLC编程或高级语言编程在这方面常常需要繁琐的代码编写和深入的学习过程，导致项目开发过程复杂且耗时，IT专业人员理解起来异常困难，而且代码书写、编译、调试等工作更增大了非IT专业人员的使用难度。

虽然现有技术已经采用图形化编程来解决编程门槛较高的问题，但是现有的图形化编程系统界面复杂、部署效率低并且验证困难。尤其用在工业自动化控制上，如何兼容各种设备，高效变成控制设备，成为有待解决的技术问题。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种用于工业主动化控制的图像化编程系统，只需要指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于工业主动化控制的图像化编程系统，包括编程面板，所述编程面板包括：

指令区域，所示指令区域包括指令选项区和模块区，指令选项区包括多个指令选项栏，每个指令选项栏均包括位于模块区的多个图形化指令块；

程序编写区域，所述图形化模块能拖拽至程序编写区域内进行拼接形成程序指令，所述程序指令由图形化指令块提供了输入槽口或动作槽口，可以在所述输入槽口或动作槽口中嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；

功能区域，所述功能区域包括过个功能按钮，所述功能按钮用于程序指令模块的保存、启动、停止、复位、暂停、编译和单步执行；

结果输出区域，所述结果输出区域用于输出日志，显示当前程序指令模块的运行状态。

本发明的有益效果：采用可视化的编程方法，只需要指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。直观的逻辑呈现，即使没有编码基础，也能迅速理解。便捷的开发环境，助力业务和工艺逻辑的快速实现。提供直观的图形化编程界面，包括几百到上千个内置编程指令。可以使用这些指令来编写运动控制和数据采集分析程序。这使得编程变得更加易于理解和管理。

进一步来说，每个所述图形化指令块均包括：

指令名称，每一个所述图形化指令块拥有唯一的名称；

指令选项，提供了更改指令行为的扩展选项，通过单击所述指令选项，可以弹开选项配置窗口；

指令动作，根据所述指令选项的配置不同，图形化指令块可能具有不同的指令动作；

输入槽口，所述输入槽口用于嵌入指令所需的输入数据；

动作槽口，将所需的图形化指令块拖动至动作槽口，便可完成图形化指令块的嵌入，所述当指令动作触发时，会执行动作槽口中嵌入的图形化指令块或者指令序列。

进一步来说，所述程序指令执行时，按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，每条指令内部按照先计算输入表达式再执行指令动作的顺序执行；

所述指令序列按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，所述表达式中嵌套指令按照表达式优先级顺序执行，具有相同优先级的指令按照图形化指令块中嵌入的顺序从左到右依次执行。

进一步来说，拼接形成的所述程序指令内可以选取部分区域进行调试，选中程序指令的部分图形化指令块并设置断点，进行选中的部分图形化指令块的调试，设置端点的所述图形化指令块会显示选中边框。

进一步来说，所述指令选项栏包括通讯指令，所述通讯指令能覆盖Modbus协议、TCP协议、MQTT协议和HTTP协议。支持多种协议，便于不同的下位机的连接以及信息的交互。

进一步来说，所述指令选项栏包括数据指令，所述数据指令能覆盖字符串数据转换、数据判断、JSON数据和XML数据。数据采集和分析在工业自动化中是至关重要的，但通常会涉及复杂的数据解析任务，特别是在需要处理大型的JSON或字符串数据时。通过内置的数据解析功能，使开发人员能够更轻松地处理和分析各种数据格式。这一特性提升了对数据的可视化解析，使得数据更易于理解和利用。

进一步来说，所述编程面板还包括菜单区域，所述菜单区域包括缩小、放大和删除功能。

进一步来说，所述程序编写区域能导入或导出程序指令。便于封装和导入，可在之前的程序指令上直接修改。

本发明还公开一种用于工业自动化控制的图像化编程方法，基于上述的图形化编程系统，包括如下步骤：

选中指令区域的图形化指令块，并将选中的图形化指令块拖拽至程序编写区域；

在所述程序编写区域内进行图像化指令块的拼接形成程序指令，并在图形化指令块的输入槽口或动作槽口嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；

在功能区域点击对应的功能按钮，进行程序指令的运行。

只需要指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。可以使用这些指令来编写运动控制和数据采集分析程序。这使得编程变得更加易于理解和管理。

本发明还公开一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时能实现上述的图像化编程方法。

附图说明

图1为本发明一实施例中编程面板的示意图；

图2为本发明一实施例中指令区域的示意图；

图3为本发明一实施例中一个图形化指令块的结构示意图；

图4为本发明一实施例中创建MQTT客户端的图形化指令块示意图；

图5为本发明一实施例中事件绑定MQTT客户端的图形化指令块示意图；

图6为本发明一实施例中发布MQTT客户端的图形化指令块示意图；

图7为本发明一实施例中订阅MQTT客户端的图形化指令块示意图；

图8为本发明一实施例中开始监听客户端或引用MQTT客户端的图形化指令块示意图；

图9为本发明一实施例中JSON创建的图形化指令块示意图；

图10为本发明一实施例中JSON获取成员的图形化指令块示意图；

图11为本发明一实施例中JSON设置成员的图形化指令块示意图；

图12为本发明一实施例中JJSON转字符串的图形化指令块示意图。

图中：

1、指令区域；2、程序编写区域；3、功能区域；4、结果输出区域；5、菜单区域；1a、指令名称；1b、指令选项；1c、指令动作；1d、输入槽口；1e、动作槽口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

在本发明的实施方式中，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的实施方式的不同结构。为了简化本发明的实施方式的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。本发明的实施方式可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明的实施方式提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参见附图1所示，本发明的一种用于工业主动化控制的图像化编程系统，包括编程面板，所述编程面板包括指令区域、程序编写区域、功能区域和结果输出区域。

所述指令区域包括指令选项区和模块区，指令选项区包括多个指令选项栏，每个指令选项栏均包括位于模块区的多个图形化指令块。所述图形化模块能拖拽至程序编写区域内进行拼接形成程序指令，所述程序指令由图形化指令块提供了输入槽口或动作槽口，可以在所述输入槽口或动作槽口中嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系。

在本实施例中，采用可视化的编程方法，只需要指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。直观的逻辑呈现，即使没有编码基础，也能迅速理解。便捷的开发环境，助力业务和工艺逻辑的快速实现。提供直观的图形化编程界面，包括几百到上千个内置编程指令。可以使用这些指令来编写运动控制和数据采集分析程序。这使得编程变得更加易于理解和管理。

所述功能区域包括过个功能按钮，所述功能按钮用于程序指令模块的保存、启动、停止、复位、暂停、编译和单步执行。保存按钮，保存编写修改的程序运行到哪一步有高亮块。启动程序，程序开始运行。急停程序，急停后程序不能再继续运行停止整个程序的运行,会执行急停模块下所编写的程序，如果没有编写则执行默认急停操作。复位按钮，急停后想要再次启动程序需要执行复位，复位后会执行复位模块下所编写的程序，如果没有编写则执行默认急停操作。暂停程序，暂时停止程序，停留在当前步骤，点击继续后可继续程序运行。编译程序，和保存只是同一个性质，只是编译后程序速度会更快，没有高亮块。单步执行程序。当程序出错时，需要设置断点，单步执行进行程序的验证。

所述结果输出区域用于输出日志，显示当前程序指令模块的运行状态。

参见附图所示，每个所述图形化指令块均包括指令名称、指令选项、指令动作，输入槽口和动作槽口。

指令名称，每一个所述图形化指令块拥有唯一的名称。指令选项，提供了更改指令行为的扩展选项，通过单击所述指令选项，可以弹开选项配置窗口。根据所述指令选项的配置不同，图形化指令块可能具有不同的指令动作；所述输入槽口用于嵌入指令所需的输入数据。将所需的图形化指令块拖动至动作槽口，便可完成图形化指令块的嵌入，所述当指令动作触发时，会执行动作槽口中嵌入的图形化指令块或者指令序列。

部分图形化指令块还包括前驱指令嵌合位置和后继指令嵌合位置，前驱指令嵌合位置嵌合在顶部的指令是本指令的前驱指令，当前驱指令执行完成后，开始执行本指令。后继指令嵌合位置嵌合在底部的指令是本指令的后继指令，当本指令执行完成后，开始执行后继指令。

在一个实施例中，所述程序指令执行时，按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，每条指令内部按照先计算输入表达式再执行指令动作的顺序执行；所述指令序列按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，所述表达式中嵌套指令按照表达式优先级顺序执行，具有相同优先级的指令按照图形化指令块中嵌入的顺序从左到右依次执行。

在一个实施例中，拼接形成的所述程序指令内可以选取部分区域进行调试，选中程序指令的部分图形化指令块并设置断点，进行选中的部分图形化指令块的调试，设置端点的所述图形化指令块会显示选中边框。

指令选项栏包括逻辑指令、循环指令、数学指令、文本指令、数组指令、时间指令、数值指令、变量指令、点位指令、CAD指令、封装指令、任务指令、控制指令、系统指令、视觉指令、通讯指令和文件指令，多个指令让集成应用变得更加简洁。

所述通讯指令能覆盖Modbus协议、TCP协议、MQTT协议和HTTP协议。除了设备之间常规使用的Modbus协议和TCP协议，MQTT协议是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议，MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点让他的使用范围非常广泛。本实施例中的系统支持MQTT协议，可以轻松解决物联网控制方案，通过Ethercat控制驱动和周边IO模块，或者其他以太网接口控制周边设备，编程简单，可以发布和订阅服务器的消息，逻辑流程可通过本系统随意编写。

Modbus协议编程时，包括创建创建MQTT客户端，此时的可视化指令块参见附图所示。事件绑定MQTT客户端，此时的可视化指令块参见附图所示。发布MQTT客户端，此时的可视化指令块参见附图所示。订阅MQTT客户端，时的可视化指令块参见附图所示。在这一过程中输入槽口为接收类型为JSON对象的数据、表达式或指令。开始监听客户端或引用，此时的可视化指令块参见附图所示，此时指令选项可选择追加【参数】。

所述数据指令能覆盖字符串数据转换、数据判断、JSON数据转换字符串和XML数据转换字符串。数据采集和分析在工业自动化中是至关重要的，但通常会涉及复杂的数据解析任务，特别是在需要处理大型的JSON或字符串数据时。通过内置的数据解析功能，使开发人员能够更轻松地处理和分析各种数据格式。这一特性提升了对数据的可视化解析，使得数据更易于理解和利用。

JSON数据包括：

(1)JSON创建块，此时的可视化指令块参见附图所示，JSON创建有两种可视化指令块，其中一种参见图中的a所示，指令功能：JSON对象，JSON对象用’{}’(花括号)表示；动作槽口：无序的键值对。另一种参见图中b所示，指令功能：对象中的键值对，键和值之间用冒号“:”分隔；输入槽口：左边输入框为【键】，【键】是字符串；右边槽口为【值】，【值】可以是字符串、数字、布尔值、对象、数组或者null。

(2)JSON获取成员块，此时的可视化指令块参见附图所示，指令功能：获取JSON【输入槽口1】中的【输入槽口2】成员；输入槽口1：JSON对象变量；输入槽口2：JSON对象中的键成员，输入格式必须为[“键”]。

(3)JSON设置成员块，此时的可视化指令块参见附图所示，指令功能：设置JSON对象【输入槽口1】变量中的【输入槽口2】成员【“键”】的值为【输入槽口3】；输入槽口1：接收类型为JSON的数据、表达式或指令；输入槽口2：接收类型为字符串的数据、表达式或指令；输入槽口3：接收任何类型的数据、表达式或指令。

(4)JSON转字符串块，此时的可视化指令块参见附图所示，包括JSON对象转字符串和字符串转JSON对象。输入槽口：接收类型为字符串的数据、表达式或指令。

所述编程面板还包括菜单区域，所述菜单区域包括缩小、放大和删除功能。

所述程序编写区域能导入或导出程序指令，在程序编写区域右击，能选择导入或导出程序指令。

在一个实施例中本发明还公开一种用于工业自动化控制的图像化编程方法，基于上述的图形化编程系统，包括如下步骤：

选中指令区域的图形化指令块，并将选中的图形化指令块拖拽至程序编写区域；

在所述程序编写区域内进行图像化指令块的拼接形成程序指令，并在图形化指令块的输入槽口或动作槽口嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；

在功能区域点击对应的功能按钮，进行程序指令的运行。

只需要指令块的拖拽，无需编写代码，丰富、外被的图像化指令块，可以自由组合和封装。可以使用这些指令来编写运动控制和数据采集分析程序。这使得编程变得更加易于理解和管理。

本发明还一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时能实现上述的图像化编程方法。

本申请实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：包括编程面板，所述编程面板包括

指令区域，所示指令区域包括指令选项区和模块区，指令选项区包括多个指令选项栏，每个指令选项栏均包括位于模块区的多个图形化指令块；

程序编写区域，所述图形化模块能拖拽至程序编写区域内进行拼接形成程序指令，所述程序指令由图形化指令块提供了输入槽口或动作槽口，可以在所述输入槽口或动作槽口中嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；

功能区域，所述功能区域包括过个功能按钮，所述功能按钮用于程序指令模块的保存、启动、停止、复位、暂停、编译和单步执行；

结果输出区域，所述结果输出区域用于输出日志，显示当前程序指令模块的运行状态。

2.根据权利要求1所述的用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：每个所述图形化指令块均包括

指令名称，每一个所述图形化指令块拥有唯一的名称；

指令选项，提供了更改指令行为的扩展选项，通过单击所述指令选项，可以弹开选项配置窗口；

指令动作，根据所述指令选项的配置不同，图形化指令块可能具有不同的指令动作；

输入槽口，所述输入槽口用于嵌入指令所需的输入数据；

动作槽口，将所需的图形化指令块拖动至动作槽口，便可完成图形化指令块的嵌入，所述当指令动作触发时，会执行动作槽口中嵌入的图形化指令块或者指令序列。

3.根据权利要求1所述的用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：所述程序指令执行时，按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，每条指令内部按照先计算输入表达式再执行指令动作的顺序执行；

所述指令序列按照从上到下的顺序依次执行每一行指令，所述表达式中嵌套指令按照表达式优先级顺序执行，具有相同优先级的指令按照图形化指令块中嵌入的顺序从左到右依次执行。

4.根据权利要求1所述的用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：拼接形成的所述程序指令内可以选取部分区域进行调试，选中程序指令的部分图形化指令块并设置断点，进行选中的部分图形化指令块的调试，设置端点的所述图形化指令块会显示选中边框。

5.根据权利要求1所述的用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：所述指令选项栏包括通讯指令，所述通讯指令能覆盖Modbus协议、TCP协议、MQTT协议和HTTP协议。

6.根据权利要求1所述的用于工业主动化控制的图像化编程系统，其特征在于：所述指令选项栏包括数据指令，所述数据指令能覆盖字符串数据转换、数据判断、JSON数据和XML数据。

7.根据权利要求1-6任一所述的用于工业自动化控制的图像化编程系统，其特征在于：所述编程面板还包括菜单区域，所述菜单区域包括缩小、放大和删除功能。

8.根据权利要求1所述的用于工业自动化控制的图像化编程系统，其特征在于：所述程序编写区域能导入或导出程序指令。

9.一种用于工业自动化控制的图像化编程方法，其特征在于：基于权利要求1-8任一所述的图形化编程系统，包括如下步骤：

选中指令区域的图形化指令块，并将选中的图形化指令块拖拽至程序编写区域；

在所述程序编写区域内进行图像化指令块的拼接形成程序指令，并在图形化指令块的输入槽口或动作槽口嵌入数据、表达式或者指令序列以形成嵌套关系；

在功能区域点击对应的功能按钮，进行程序指令的运行。

10.一种计算机可存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时能实现权利要求9所述的图像化编程方法。