TW201523177A - 用於虛擬可程式化邏輯控制器的系統及方法 - Google Patents

用於虛擬可程式化邏輯控制器的系統及方法 Download PDF

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physical plc
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Christopher Edward Noe
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Siemens Ag
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Abstract

在某些具體實施例中，提供的是一種用於根據實體可程式化邏輯控制器(PLC)產生虛擬PLC的方法(200)。本方法(200)包括(1)透過網路連線至實體PLC(201)；(2)透過網路自實體PLC取得組態資料(202)；(3)若擴充模組係耦接至實體PLC，透過網路取得用於擴充模組之組態資料(204)；(4)將用於實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中(206)；以及(5)若取得用於擴充模組之組態資料，將用於擴充模組之組態資料儲存於組態媒體中(206)。提供的是許多其他具體實施例。

Description

用於虛擬可程式化邏輯控制器的系統及方法
本申請案係關於程序控制系統，並且更具體關於用於虛擬可程式化邏輯控制器(PLC)之系統及方法。
PLC常用於程序控制及自動化應用。虛擬PLC是一種可用於測試及診斷用途之實體PLC的功能性、軟體表示法。虛擬PLC應產生如同實體PLC在曝露於相同條件時所表示之結果，才能成為有效工具。
虛擬PLC及其虛擬輸入/輸出(I/O)之設定耗時、易出錯並且編程密集。正因為如此，有必要改良用於虛擬PLC之系統及方法。
在某些具體實施例中，提供的是一種根據實體PLC用於產生虛擬可程式化邏輯控制器(PLC)的方法。本方法包括(1)透過網路連線至實體PLC；(2)透過網路自實體PLC取得組態資料；(3)若擴充模組係耦接至實體PLC，透過網路取得用於擴充模組之組態資料；(4)將用於實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中；以及(5)若取得用於擴充模組之組態資料，將用於擴充模組之組態資料儲存於組態媒體中。
在某些具體實施例中，提供的是其上儲存有可執行程式之非暫時性電腦可讀取儲存媒體。該程式指示處理器(1)透過網路連線至實體PLC；(2)透過網路自實體PLC取得組態資料；(3)若擴充模組係耦接至實體PLC，透過網路取得用於擴充模組之組態資料；(4)將用於實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中；以及(5)若取得用於擴充模組之組態資料，將用於擴充模組之組態資料儲存於組態媒體中。
在某些具體實施例中，提供的是根據實體PLC用於產生虛擬PLC之系統。本系統包括(1)耦接至通訊網路之實體PLC；以及(2)耦接至通訊網路並且係配置成用以進行下列動作之電腦系統(a)透過通訊網路連線至實體PLC；(b)透過通訊網路自實體PLC取得組態資料；(c)若擴充模組係耦接至實體PLC，透過通訊網路取得用於擴充模組之組態資料；(d)將用於實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中；以及(e)若取得用於擴充模組之組態資料，將用於擴充模組之組態資料儲存於組態媒體中。
提供的是許多其他態樣。經由底下的實施方式、所附申請專利範圍以及附圖，本發明之其他特徵及態樣將變得完全顯而易知。
100‧‧‧系統
102‧‧‧實體PLC
104a‧‧‧使用者裝置
104m‧‧‧使用者裝置
106‧‧‧通訊網路
108a‧‧‧擴充模組
108b‧‧‧擴充模組
108n‧‧‧擴充模組
110‧‧‧處理器
112‧‧‧記憶體
114‧‧‧組態資料
116‧‧‧輸入
118‧‧‧輸出
119‧‧‧I/O介面
120‧‧‧輸入指示器
122‧‧‧輸出指示器
124‧‧‧處理器
126‧‧‧記憶體
128‧‧‧組態資料
128’‧‧‧參考元件符號
130‧‧‧虛擬PLC程式
200‧‧‧方法
201‧‧‧程序塊
202‧‧‧程序塊
203‧‧‧程序塊
204‧‧‧程序塊
205‧‧‧程序塊
206‧‧‧程序塊
300‧‧‧方法
301‧‧‧程序塊
302‧‧‧程序塊
303‧‧‧程序塊
304‧‧‧程序塊
305‧‧‧程序塊
第1圖係根據本案提供的具體實施例，根據實體PLC用於產生虛擬PLC之例示系統的示意圖。
第2圖係根據本案提供的具體實施例，自實體PLC取得組態資料之方法的流程圖。
第3圖係根據本案提供的具體實施例，產生虛擬PLC之方法的流程圖。
第1圖係根據本文提供的具體實施例，根據實體PLC用於產生虛擬PLC之例示系統100的示意圖。請參閱第1圖，系統100包括透過通訊網路106而與至少一使用者裝置104a通訊之實體PLC 102。一個以上另外的使用者裝置(大體上以使用者裝置104m表示)可與使用者裝置104a及/或實體PLC 102通訊。
實體PLC 102可為任何適合的PLC，如可得自德國慕尼黑Siemens股份有限公司之SIMATIC控制器(例如：S7或類似系列)或另一種可購得之PLC。實體PLC 102可包括一個以上擴充模組108a-n，其對工廠或其他自動化應用提供輸入及/或輸出(例如：24vDC、120vAC、240vAC、其他電壓類型及/或範圍、繼電器輸出、電流輸入或輸出等)。例示擴充模組包括類比信號模組、數位信號模組、繼電器模組、通訊模組(例如：其提供串列通訊、並列通訊、USB連線、乙太網路埠、或諸如此類)等。可購得之擴充模組包括可得自德國慕尼黑Siemens股份有限公司之信號模組、或諸如此類。可運用的是任何其他合適的PLC及/或擴充模組。在某些具體實施例中，實體PLC 102可不運用擴充模組。
實體PLC 102包括耦接至記憶體112之處理器110，如微處理器、中央處理單元(CPU)、微控制器或諸如此類。例示記憶體包括隨機存取記憶體(RAM)、動態RAM、快閃記憶體、固態記憶體、硬碟機、遠端或雲端式記憶體、或諸如此類。如下進一步說明，在某些具體實施例中，記憶體112儲存用於實體PLC 102及/或耦接至實體PLC 102之外部模組的組態資料114。例如，可將組態資料114儲存於一個以上記憶體位置及/或資料庫。
處理器110可執行記憶體112或另一記憶體記憶體內所儲存的電腦程式碼，其控制實體PLC 102及/或擴充模組108a-n之運作及/或通訊服務。
實體PLC 102可包括複數個輸入116及/或輸出118(例如：由I/O介面119接合)。例示輸入116可為類比輸入、數位輸入、整合式輸入、電壓輸入、電流輸入等。例示輸出118可為類比輸出、數位輸出、整合式輸出、電壓輸出、電流輸出、比例化輸出等。可使用其他數量、類型等之輸入及/或輸出。在某些具體實施例中，輸入指示器120(如：發光二極體)可在輸出指示器122可指示輸出118之狀態時指示輸入116之狀態。在某些具體實施例中，實體PLC 102可不包括輸入及/或輸出，擴充模組108a-n提供用於實體PLC 102之輸入及/或輸出。
使用者裝置104a(及/或使用者裝置104m)可為桌上型電腦、筆記型電腦、伺服器、平板電腦、智慧 型手機等。如第1圖所示，使用者裝置104a可包括耦接至記憶體126之處理器124，如微處理器、中央處理單元(CPU)、微控制器或諸如此類。例示記憶體包括RAM、動態RAM、快閃記憶體、固態記憶體、硬碟機、遠端或雲端式記憶體、或諸如此類。如下將進一步說明，在某些具體實施例中，記憶體126可當作儲存從實體PLC 102取得之組態資料128的儲存媒體。在其他具體實施例中，此組態資料128可自使用者裝置遠端儲存於例如遠端存放裝置、遠端伺服器等中，在第1圖的虛線方塊中以元件符號128’表示。例示組態資料可包含關於實體PLC 102之實體特性的資訊、用於實體PLC 102之其他組態資料、用於實體PLC 102之輸入及/或輸出的組態資料、耦接至實體PLC 102之擴充模組的識別碼、耦接至用於實體PLC 102之擴充模組的組態資料、及/或諸如此類。可將組態資料128儲存於一個以上記憶體位置及/或資料庫中。
記憶體126亦可包括虛擬PLC程式130，其根據從實體PLC 102取得之組態資料產生及/或執行虛擬PLC(如下所述)。處理器124可執行儲存於記憶體126或另一記憶體位置內的電腦程式碼，其控制使用者裝置104a之控制運作及/或通訊服務。也可提供其他系統、方法、電腦程式產品以及資料結構。每一種本文所述的電腦程式產品都可藉由可由電腦讀取之非暫時性媒體(例如：軟碟、光碟片、DVD、硬碟、隨機存取記憶體等)承載。
通訊網路106可包括任何適合的通訊網路，如有線、無線、光學、廣域、區域、或其他網路。
PLC 102在運作時可用於控制工廠自動化或其他程序的運作。使用者裝置104a或另一使用者裝置之處理器124可執行虛擬PLC程式130，以透過通訊網路106從PLC 102及/或擴充模組108a-n取得組態資料，及/或參閱第2及3圖如下所述產生虛擬PLC。
第2圖係根據本文提供的具體實施例自實體PLC取得組態資料之方法200的流程圖。請參閱第2圖，在程序塊201中，使用者裝置104a透過通訊網路106與實體PLC 102連線。例如，處理器124可連線至網際網路通訊協定(IP)位址或與實體PLC 102有關的其他位址。提供程序塊201之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
在程序塊202中，使用者裝置104a查詢組態資料之實體PLC 102。例如，使用者裝置104a可向實體PLC 102發出對實體PLC 102及/或任何耦接至實體PLC 102之擴充模組有關組態資訊的要求。在某些具體實施例中，此要求可為透過網路106向實體PLC 102發出的 剖析識別記錄資訊指令或類似命令。此要求例如可用於實體PLC 102之記憶體112中所儲存的組態資料114。在某些具體實施例中，組態資料可包括關於處理器110、記憶體112、I/O介面119及/或擴充模組108a-n之資訊，如裝置類型、硬體版本、韌體數(firmware number)、I/O埠數、I/O埠類型、I/O埠映射(mapping)(例如：所以程式可存取I/O埠)、埠組態(例如：離散輸出點、類比輸入、接受預定範圍電壓之類比輸入等)、I/O埠校調(tuning)、實體PLC 102及/或擴充模組之功能、及/或諸如此類。其他類型的組態資料可包括實體PLC 102之實體特性、其他用於實體PLC之輸入及/或輸出的組態資料、耦接至實體PLC 102之擴充模組數及/或類型識別碼。在某些具體實施例中，此組態資料可例如在使用者裝置104a(如組態資料128)中、及/或另一儲存位置中儲存為組態資料128’。
提供程序塊202之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
在程序塊203中，詢問以判斷所有耦接至實體PLC 102之擴充模組其組態資料是否都已取得。例如，使用者裝置104a可判斷程序塊202中每一個識別的擴充模組其所有相關組態資料是否都已從實體PLC 102傳送至使用者裝置104a(例如：裝置類型、硬體修正版本、韌體數、I/O埠數、I/O埠類型、I/O埠映射、I/O埠組態、I/O埠校調等)。
在程序塊203中，判斷尚未檢驗全部的擴充模組，在程序塊204中，使用者裝置104a可查詢實體PLC 102及/或任何擴充模組以取得另外的擴充模組組態資料。例如，可查詢實體PLC 102關於特定擴充模組之資訊。可重複程序塊203及204直到已取得每一個擴充模組108a-n之所有相關組態資料。
提供程序塊203及204之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
若在程序塊203中判斷已檢驗所有擴充模組，方法200進行程序塊205。
在程序塊205中，完成實體PLC 102及任何擴充模組108a-n之檢驗。例如，可終止實體PLC 102與使用者裝置104a之間的通訊通道。
在程序塊206中，將實體PLC 102及/或擴充模組任何剩下的組態資料儲存於「組態媒體」中(如：使用者裝置104a或另一使用者裝置之記憶體126)、本機或遠端儲存空間中、一個以上資料庫中、及/或任何其他位置中。在某些具體實施例中，將組態資料儲存於可延伸標記語言(XML)檔案中(例如：包括XML格式資料及/或命令之檔案)。可運用任何其他資料格式及/或檔案類型。可對任何數量之使用者裝置存取組態資料。
提供程序塊205及206之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
可將方法200實現成一個以上可在一個以上電腦系統(如：使用者裝置104a、其他使用者裝置、遠端電腦系統或諸如此類)上執行的電腦程式產品。可藉由及/或在可由電腦讀取之非暫時性及/或有形媒體上(例如：軟碟、光碟片、DVD、硬碟、隨機存取記憶體等)，承載本文所述的每一種電腦程式產品。可按照其他順序進行方法200之步驟，及/或可在相同時間進行某些步驟之至少一部分。
一旦已使用第2圖所示方法200取得實體PLC 102及/或耦接至實體PLC 102之擴充模組的組態資料，即可根據此組態資料產生虛擬PLC。例如，可將可購得之PLC模擬器(如：可得自德國慕尼黑Siemens股份有限公司之SIMATIC S7-PLCSIM)、或另一種適合的PLC模擬器，用於產生第2圖所示方法200所取得組態資料填充(populated)之虛擬PLC執行個體。
第3圖係根據本文提供的具體實施例，產生虛擬PLC之方法300的流程圖。請參閱第3圖，在程序塊301中，可執行PLC模擬器程式之使用者裝置(如：使用者裝置104a)與含有實體PLC 102及/或擴充模組108a-n組態資料之組態媒體連線。如所述，可將實體PLC 102及擴充模組108a-n之組態資訊儲存於使用者裝置104a之記憶體126內、另一使用者裝置內、遠端或其他存放裝置內等。在某些具體實施例中，可將實體PLC 102及/或擴充模組108a-n之組態資料儲存於以XML為基礎之資料檔案裡，但可使用其他資料格式及/或檔案類型。
提供程序塊301之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
在程序塊302中，根據儲存於組態檔內的資料，產生虛擬PLC(例如：虛擬PLC執行個體係使用PLC模擬器產生，並且填有(populated with)隨著根據本文所提供具體實施例取得之資料以產生虛擬PLC))。例如，可在使用者裝置104a、或另一使用者裝置上形成虛擬PLC之「執行個體」，其模擬實體PLC 102之運作。可產生虛擬擴充模組以模擬任何耦接至實體PLC 102之擴充模組的運作。
提供程序塊302之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
在程序塊303中，詢問以判斷是否已產生所有虛擬擴充模組。例如，對於方法200之程序塊202中每一個識別的擴充模組，使用者裝置104a可產生虛擬擴充模組以模擬實體擴充模組之運作。
若在程序塊303中判斷尚未產生所有虛擬擴充模組，則使用者裝置104a於程序塊304中可從儲存之組態資料取得另外的資訊，並且將此資訊用於產生虛擬擴充模組。可重複程序塊303及304直到所有相關的虛擬擴充模組都已產生。
提供程序塊303及/或304之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
若在程序塊303中判斷所有擴充模組都已檢驗，則方法300進行程序塊305。在程序塊305中，完 成虛擬PLC及任何虛擬擴充模組之產生。接著可將虛擬PLC用於模擬實體PLC 102之運作。
提供程序塊305之例示電腦程式碼及/或命令結構如下。可運用其他類型之電腦程式碼及/或命令結構。
可將方法300實現成一個以上可在一個以上電腦系統(如：使用者裝置104a、其他使用者裝置、遠端電腦系統或諸如此類)上執行的電腦程式產品。可藉由及/或在可由電腦讀取之非暫時性及/或有形媒體上(例如：軟碟、光碟片、DVD、硬碟、隨機存取記憶體等)，承載本文所述的每一種電腦程式產品。可按照其他順序進行方法300之步驟，及/或可在相同時間進行某些步驟之至少一部分。
所以，本發明儘管已搭配其例示具體實施例予以揭露，仍應理解其他具體實施例可落於本發明之精神與範疇內，如底下申請專利範圍所界定者。
200‧‧‧方法
201‧‧‧程序塊
202‧‧‧程序塊
203‧‧‧程序塊
204‧‧‧程序塊
205‧‧‧程序塊
206‧‧‧程序塊

Claims (19)

  1. 一種根據實體可程式化邏輯控制器(PLC)產生虛擬PLC之方法(200)，其包含：透過網路連線至該實體PLC(201)；透過該網路自該實體PLC取得組態資料(202)；若擴充模組係耦接至該實體PLC，透過該網路取得該擴充模組之組態資料(204)；將該實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中(206)；以及若取得該擴充模組之組態資料，將該擴充模組之組態資料儲存於該組態媒體中(206)。
  2. 如請求項1之方法，其更包含根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC(302)。
  3. 如請求項2之方法，其中根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC包括：存取該實體PLC之該儲存之組態資料(301)；根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC(302)；以及根據該組態媒體中儲存的擴充模組組態資料產生虛擬擴充模組(304)。
  4. 如請求項1、2或3之方法，其中連線至該實體PLC包括透過乙太網路連線連線至該實體PLC(201)。
  5. 如請求項1、2、3或4之方法，其中自該實體PLC取得組態資料包括查詢該實體PLC，以取得該實體PLC之實體特性、用於該實體PLC之輸入與輸出的組態資料、以及耦接至該實體PLC之擴充模組的識別碼(202)。
  6. 如請求項1、2、3、4或5之方法，其中儲存該實體PLC之組態資料包括將該實體PLC之該組態資料的表示法儲存於以XML為基礎之檔案(206)。
  7. 如請求項1、2、3、4、5或6之方法，其中該組態媒體為儲存於電腦系統之記憶體中的以XML為基礎之檔案(206)。
  8. 一種其上附有可執行程式(130)之非暫時性電腦可讀取儲存媒體(126)，其中該程式(130)指示處理器進行：透過網路連線至實體PLC(201)；透過該網路自該實體PLC取得組態資料(202)；若擴充模組係耦接至該實體PLC，透過該網路取得該擴充模組之組態資料(204)；將該實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中(206)；以及若取得該擴充模組之組態資料，將該擴充模組之組態資料儲存於該組態媒體中(206)。
  9. 如請求項8之電腦可讀取儲存媒體，其更包含根據該儲存之組態資料，經配置用以產生該虛擬PLC之電腦程式碼(302)。
  10. 如請求項9之電腦可讀取儲存媒體，其更包含經配置用以進行下列動作之電腦程式碼：存取該實體PLC之該儲存之組態資料(301)；根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC(302)；以及根據該組態媒體中儲存的擴充模組組態資料產生虛擬擴充模組(304)。
  11. 如請求項8、9或10之電腦可讀取儲存媒體，其更包含經配置用以透過乙太網路連線連線至該實體PLC之電腦程式碼(201)。
  12. 如請求項8、9、10或11之電腦可讀取儲存媒體，其更包含經配置用以查詢該實體PLC以取得該實體PLC之實體特性、用於該實體PLC之輸入與輸出之組態資料、以及耦接至該實體PLC之擴充模組之識別碼的電腦程式碼(202)。
  13. 如請求項8、9、10、11或12之電腦可讀取儲存媒體，其更包含經配置用以將用於該實體PLC之該組態資料之表示法儲存於以XML為基礎之檔案的電腦程式碼(206)。
  14. 一種根據實體PLC(102)用於產生虛擬可程式化邏輯控制器(PLC)之系統(100)，其包含：耦接至通訊網路(106)之實體PLC(102)；以及耦接至該通訊網路(106)並且經配置用以進行下列動作之電腦系統(104a)：透過該通訊網路連線至該實體PLC(201)；透過該通訊網路自該實體PLC取得組態資料(202)；若擴充模組係耦接至該實體PLC，透過該通訊網路取得該擴充模組之組態資料(204)；將該實體PLC之組態資料儲存於組態媒體中(206)；以及若取得該擴充模組之組態資料，將該擴充模組之組態資料儲存於該組態媒體中(206)。
  15. 如請求項14之系統，其中該電腦系統係進一步配置成根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC(302)。
  16. 如請求項15之系統，其中該電腦系統係配置成進行下列動作：存取該實體PLC之該儲存之組態資料(301)；根據該儲存之組態資料產生該虛擬PLC(302)；以及根據該組態媒體中儲存的擴充模組組態資料產生虛擬擴充模組(304)。
  17. 如請求項14、15或16之系統，該電腦系統係配置成用以透過乙太網路連線連線至該實體PLC(201)。
  18. 如請求項14、15、16或17之系統，其中該電腦系統係經配置用以查詢該實體PLC以取得該實體PLC之實體特性、用於該實體PLC之輸入與輸出之組態資料、以及耦接至該實體PLC之擴充模組之識別碼(202)。
  19. 如請求項14、15、16、17或18之系統，其中該電腦系統係經配置用以將用於該實體PLC之該組態資料之表示法儲存於以XML為基礎之檔案(206)。
TW103129174A 2013-09-03 2014-08-25 用於虛擬可程式化邏輯控制器的系統及方法 TW201523177A (zh)

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