TWI794241B - 自動產生ｐｃ程式的方法、使用該ｐｃ程式控制ｐｌｃ的方法、可執行該ｐｃ程式的電腦或電腦程式及存有該ｐｃ程式的機器可讀取儲存媒體 - Google Patents

Abstract

本發明涉及使用PC程式(220)控制PLC的方法，其中PLC程式的原始碼包含資料節(100)，資料節(100)包含在運行PLC程式時指示將由PLC公開的伺服器之資料，其中PC程式的原始碼(210)是使用包含在資料節(100)和PC程式模板(200)中的資料自動地產生，其中使用從PC程式自動化產生之原始碼(210)產生的PC程式(220)來控制PLC。

Description

自動產生PC程式的方法、使用該PC程式控制PLC的方法、 可執行該PC程式的電腦或電腦程式及存有該PC程式的機器可讀取儲存媒體

本發明涉及使用PC程式控制PLC的方法，以及用於執行該方法的電腦及電腦程式。

PLC(可程式邏輯控制器)是用於控制處理工廠或機械的裝置且為數位可程式的。PLC通常具有輸入、輸出、韌體(操作系統)以及用於下載應用程式的介面。應用程式定義如何根據輸入來設置輸出，韌體使應用程式可進行輸入和輸出。

作為即時系統的PLC與數位或類比感測器連接，以及控制致動器像是處理工廠或機械的氣壓缸、液壓缸或電動機。對於許多機械控制應用程式，尤其是半導體製造機械應用程式，通常有一個連接到PLC和工廠網路(例如半導體製造工廠中主機系統，也被稱為晶圓廠(fab)或鑄造廠(foundry))的個人電腦應用程式：它從PLC讀取這些感測器數值，對這些獲得的即時資料執行高級 管理(high level management)(例如將這些資料發送到晶圓廠主機作為狀態變數)，並向PLC發送命令以執行相應的動作。

在傳統的PC應用程式中，問題是每當PLC應用程式端出現變化時，例如增加新的感測器或增加新的致動器，PC應用程式端也有大量的修改工作，以實現基本功能來存取這些新增加的元件，例如：-建立/修改與PC可存取的新增加感測器/致動器有關之PLC介面的文件；-在PLC和PC應用程式之間增加用於新增加元件的另外的通訊連接；-在PC程式中建立表示新增加元件之內在變數/程序；-建立/修改PC程式的圖形使用者介面來顯示新增加的感測器，並提供向PLC發送命令以控制新增加的致動器之可能性。

使用例如OPC伺服器，可將PLC的內在變數公開(expose)給PC來讀取和/或寫入，然而即使這樣，PC程式必須手動調整以使用新提供的變量。

因此希望減少涉及在PLC應用程式端上調整PC程式以適應變化的必要工作。

根據本發明，提出了具有申請專利範圍獨立項之特徵的一種使用PC程式來控制PLC的方法、電腦程式以及電腦。有利的進一步發展形成於申請專利範圍附屬項的標的和隨後的描述中。

本發明採用自動地產生PC程式的方法及其執行過程，PC程式優選地具有圖形使用者介面(GUI)，以基於從PLC程式的原始碼之資料節和PC程式模板所讀出的資料來與PLC通訊和/或控制PLC。換言之，資料節作為PC 程式和PLC程式的共同原始碼部分。因此可以防止手動調整PC程式以適應PLC應用程式端的變化時引入的錯誤。在PLC程式中，資料節包含分別指示或聲明在運行PLC程式時，透過PLC公開的伺服器之資料，並且可被公開程序的相應伺服器使用；在PC程式中，這些資料可被用以知悉哪些伺服器是實際公開，且可被連接程序的相應伺服器使用的，並且優選地可被建立程序的GUI使用，以對每一個公開的伺服器建立視覺元件(輸入或輸出)。

本發明意於當PLC程式端有需要PC來實現這些變化之變化或改變時，節省PC程式端的開發時間。PLC程式端，亦即PLC程式的原始碼，仍必須調整；然而PC程式不需要任何進一步的開發。如果定義或改變PLC程式原始碼，只有被改變的資料節必須與PC程式模板結合，以建立新的PC程式原始碼。這節省了PC端大量的開發時間，避免人為錯誤以及執行自動功能一致性檢查。

本發明可有利地用於“監督控制和資料獲取(SCADA)”的框架中。SCADA是控制系統架構，其使用PC、網路資料通訊以及圖形使用者介面來進行高級程序監督管理，但是使用其他周邊裝置像是PLC和離散PID控制器，來與程序廠或機器接口。能夠用於監控和發出程序命令，像是控制器設置點變化之操作員介面是通過SCADA監控電腦系統處理的。然而即時控制邏輯或控制器計算係透過連接到場感測器和致動器的網路模組來執行。

根據優選實施例，PLC程式的原始碼是高級程式語言，特別是C語言或定義在IEC 61131-3中的語言。IEC 61131-3是可程式化邏輯控制器的開放國際標準IEC 61131之(10中的)第三部分，IEC 61131的第三部分處理PLC內控制程式的基本軟體架構和程式語言。它定義兩種圖形和兩種本文程式語言標 準，即梯形圖(LD)，圖形化；功能區塊圖(FBD)，圖形化；結構化文字(ST)，文本；指令表(IL)，文本。

使用PLC程式工具組在PC上執行PLC程式的建立時是非常方便的。PLC程式工具組可與用於編程PC程式的程式工具組不同，然而本發明的優點是其共享一個共同檔案以克服PLC程式和PC程式之間的任何語言障礙。在PLC程式中，此檔案是原始碼的一部分；在PC程式中，此檔案是用於自動地產生程式的輸入。本發明透過僅提供一次與PC程式和PLC程式相關的原始碼來改善和簡化代碼的產生。本發明提出了PC程式和PLC程式之原始碼的模組化，亦即當建立PC程式和PLC程式時，至少一個模組，於此是本發明意義上的資料部分，僅提供一次並使用兩次。

有利地，資料節可以單獨檔案的形式提供。這使得與PLC程式原始碼及PC程式原始碼相關的資料節的使用非常容易。優選地，資料節是PLC程式之原始碼的標頭，以及更優選地以單獨標頭檔的形式提供。

優選地，PC程式模板是文字模板(text template)。因此與也是文本的原始碼的資訊節相關，PC程式的原始碼可以很容易地自動地產生，特別是可有利地使用任何已知的代碼產生工具，像是由微軟所提供之所謂的“文本模板轉換工具組(Text Template Transformation Toolki)”(T4)。開發人員使用T4作為應用程式或工具框架的一部分，以自動化具有各種參數的文本檔案的建立。這些文本檔案最終可以任何文本格式提供，像是代碼(例如C語言像是(Visual)C#或BASIC語言像是Visual Basic)、XML、HTML或XAML。

為了使PC程式能與PLC充分通訊，使用PC程式來控制PLC優選地包含將值寫入於PLC和/或從PLC讀取值。在傳統的PLC中，許多不同的 變量儲存在記憶體中，其在運行期間具有特定值以定義最終PLC的操作。因此讀取和寫入這些值是控制PLC的基本方法，更有利地，使用PC程式控制PLC包含從PLC接收訊息和/或向PLC發送命令。

為了使PLC被PC程式控制，被PLC公開的伺服器優選地包含用於將資料寫入PLC的至少一伺服器和/或用於從PLC讀取資料的至少一伺服器。這些伺服器有助於使PC程式能夠將值寫入PLC和/或從PLC讀取值並因此控制PLC。

根據本發明的優選實施例，伺服器被使用在PLC上運行的伺服器，例如OPC(特別是根據OPC UA)、PVI、ProfiNet等伺服器之PLC公開。這些是用於向客戶公開不同伺服器的有效解決方案，特別是從伺服器讀取值(特別是測量值)和/或對伺服器寫入值(特別是設定的值)，亦即PLC。此外為了連接到公開的伺服器，可有效地使用第三方程序的過程和客戶端，例如來自B&R所謂的PVI(過程顯示界面)。PVI是可在PC上運行並且連接到PLC以接收資料的軟體。PC程式可使用PVI作為連接PLC的輔助工具。

根據本發明的電腦程式包含當電腦程式在電腦上運行時，使電腦執行根據本發明的一種方法的所有步驟的程式代碼。用於提供電腦程式之適合的非暫時性機械可讀取媒體，具體來說是軟碟片、硬碟、快閃記憶體、EEPROMs、CD-ROMs和DVD等。在電腦網路(網際網路、內部網路等)上下載程式是有利的。

本發明更多的優點和實施例將從描述和附圖變得顯而易見。

應注意的是在不脫離本發明範圍之下，先前提到的特徵和將在下面進一步描述的特徵不僅可以在各自指示的組合中使用，而且還可在進一步組合中使用或單獨使用。

10:機器

11:加工室

12:室門

13:致動器

14:感測器

15:加熱器

17:電動機

20:圖形使用者介面

30:PLC

100:資料節

110、120:區塊

111、112、121、122:子區塊

200:程式模板

210:PC程式原始碼

220:PC程式

300:相應的PLC程式原始碼

310:PLC程式原始碼

320:PLC程式

第1圖示出包含加工室和由PLC控制的多個感測器和致動器的例示性機器。

第2圖示意地示出根據本發明優選實施例的資料節。

第3圖示意地示出根據本發明優選實施例，使用標頭檔和PC程式模板來建立PC程式的過程。

第4圖示意地示出根據本發明優選實施例，使用標頭檔和PLC主程式檔來建立PLC程式的過程。

第1圖示意地示出用於製造過程中之可為基板載具(例如半導體晶圓載具、平板顯示器載具、光罩載具、以及用於電子裝置製造的其他載具)之自動清潔以及檢查系統的一部分之機器10。機器10包含加工室11，其具有室門12和致動器13，致動器13在此配置為氣動缸以用於打開及關閉室門，提供兩個感測器14以檢測致動器的位置以判定室門12是打開或關閉。

在加工室11中，提供有將槽室加熱以到期望溫度之加熱器15以及透過電動機17以期望速度轉動之可旋轉盤。

感測器14和致動器13、15、17與PLC30連接以控制程序，PLC30反過來(in turn)與PC20連接以控制PLC，例如向PLC發送命令和從PLC檢索資料。

第2圖示意地示出具有用於指示不同伺服器的內部區塊之PLC程式的資料節100。優選地，資料節是PLC程式的標頭(header)，因此資料可以可靠和直接的方式讀出。

如上所述，透過PLC公開的伺服器可包含用於將資料寫入PLC的至少一伺服器和/或用於從PLC讀取資料的至少一伺服器。因此實際上資料節包含將資料寫入PLC的伺服器之一節或區塊110("CONTROL")，以及從PLC讀取資料的伺服器之一區塊120("INFO")。

同樣地，區塊110可被劃分為與命令和參數有關的兩個子區塊111、112，例如在子區塊111中可指示對PLC下可能的命令，亦即來自PC的輸入資料以啟動設備的動作(例如開啟/關閉門口，開始/停止程序)，以及子區塊112可指示可能的可寫參數，亦即來自PC的輸入資料以設置與機器相關的參數。

基本上，有兩種類型的參數：其中特定設備組件與命令相關(例如“旋轉桌(Rotate Table)”期望速度的命令)之設備相關參數，以及其中某些過程的限制(例如“運行過程(Run Process)”期望溫度的命令)與命令有關之程序相關參數。

區塊120可劃分成分別與程序結果和設備狀態有關的兩個子區塊121、122。例如在子區塊121中可指示可能的可讀取程序結果，亦即發送到PC的傳出資料以報告程序結果(例如測量“運行過程”平均/最小/最高溫度的命令，以及根據參數“期望溫度”的評估結果)，以及在子區塊122可指示可能的可 讀取設備狀態資料，亦即發送到PC的傳出資料以報告設備狀態(例如室門開啟/關閉狀態)及設備故障狀態(如果有的話)。

在第1圖的給定例子中：-PC可請求PLC來打開或關閉槽室(2命令)；-PC被告知室門的狀態是開啟或關閉(2裝備狀態)；-PC可請求PLC啟動(1命令)具有期望溫度和電動機速度(2命令參數)的程序；-當程序結束時(1程序結果)，PC被告知程序期間的最小/最大/平均溫度。

有關此例子的優選標頭示出在附錄中，標頭檔根據期望的設備功能手動地設計。其提供介面並充分指出受控制的PLC設備的所有功能予PC程式。

一方面，如第3圖所示，此標頭檔被用來建立PC程式。另一方面，如第4圖所示，此標頭檔也被用來建立PLC程式。

現在參考第3圖，標頭檔100與PC程式模板200一起使用，以產生PC程式原始碼210。PC程式原始碼210可被編輯以建立PC程式，其可在PC20上運行以控制PLC30。優選地，當在PC20上運行時，PC程式220被配置為示出圖形使用者介面。

現在參考第4圖，標頭檔100還與相應的PLC程式原始碼300一起使用，以產生PLC程式原始碼310。PLC程式原始碼310可被編輯以建立傳送到PLC30並運行以控制程序之PLC程式320，並且同時公開待透過PC程式連接之在標頭檔100中聲明(declared)的伺服器。

使用PC程式的用戶：-可請求PLC來開啟或關閉槽室；-被告知室門的狀態是開啟或關閉；-可請求PLC來啟動具有期望溫度和電動機速度的程序；-在程序結束之後，被告知程序期間的最小/最大/平均溫度。

應理解的是前面的描述僅是對所揭露實施例的態樣的說明。在不脫離所揭露實施例的態樣下，本領域的技術人員可以設計出各種替換及修改。於是所揭露實施例的態樣意在將所有這些替代、修改和變化涵蓋在所附申請專利範圍內。此外，不同特徵被敘述在互相不同的申請專利範圍附屬項或申請專利範圍獨立項中的事實，不表示這些特徵的組合不能有利地使用，這種組合仍在本發明態樣的範圍內。

示例性標頭檔：

由PC程式模板200產生的示例性PC程式原始碼210的部分：

設備_狀態和程序_結果有類似風格，但這裡沒有顯示

命令和參數有類似樣式，但這裡沒有顯示

Claims (14)

1. 一種自動地產生控制一PLC(30)的一PC程式(220)之方法，其中該PC程式的一原始碼(210)是使用包含在一PLC程式的一原始碼(310)之一資料節(100)的資料以及一PC程式模板(200)來自動地產生，該資料節(100)包含在運行PLC程式時指示將由PLC公開的伺服器之資料，其中該資料節(100)作為該PC程式(220)以及該PLC程式的共同原始碼的部分。
2. 一種PLC(30)的控制方法，其中使用如請求項1所產生的該PC程式(220)來控制PLC(30)。
3. 如請求項1或2所述之方法，其中該PC程式模板(200)是一文字模板。
4. 如請求項1或2所述之方法，其中該資訊節(100)是該PLC程式的該原始碼(310)之標頭。
5. 如請求項1或2所述之方法，其中該PLC程式的該原始碼(310)是高級程式語言。
6. 如請求項1或2所述之方法，其中當在一PC(20)上運行時，該PC程式(220)被配置以顯示一圖形使用者介面。
7. 如請求項1或2所述之方法，其中使用該PC程式(220)控制該PLC(30)包含將值寫入該PLC和/或從該PLC讀取值。
8. 如請求項7所述之方法，其中使用該PC程式(220)來控制該PLC(30)包含接收來自該PLC的訊號和/或發送命令至該PLC。
9. 如請求項8所述之方法，其中待透過該PLC(30)公開的 伺服器包含用於將資料寫入該PLC的至少一伺服器和/或用於從該PLC讀取資料的至少一伺服器。
10. 如請求項1或2所述之方法，其中該伺服器透過使用在該PLC(30)上運行的另一伺服器而被該PLC(30)公開，該PLC(30)包含自該另一伺服器讀取資料或將資料寫入該另一伺服器，該另一伺服器包括OPC伺服器、PVI伺服器和/或ProfiNet伺服器。
11. 如請求項1或2所述之方法，其中該PLC(30)正在運行該PLC程式。
12. 一種電腦，其特別係以可程式化方式，調整以執行如請求項1或2所述之方法。
13. 一種電腦程式，其具有當其在一電腦上執行時，使該電腦執行如請求項1或2所述之方法之一程式碼。
14. 一種機器可讀取儲存媒體，其具有如請求項13所述之電腦程式儲存於其上。

Images