CN105653333B - 可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法，所述***包括位于可编程逻辑控制器的下载单元、生效单元和退出单元，其中：所述下载单元，用于将来自上位机的配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区；所述生效单元，用于根据在线修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据；所述退出单元，用于退出在线修改操作，并将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区。本发明通过将配置信息单独存放，并根据配置信息修改当前程序区及当前数据区，无需多次来回切换操作区即可完成用户程序在线更新，且实时性较好。

Description

可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法
技术领域
本发明涉及可编程逻辑控制器领域，更具体地说，涉及一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法。
背景技术
随着PLC(可编程逻辑控制器)应用领域的扩展、与之相关的***设备的不断丰富和工业自动化控制技术的进步，PLC用户程序的容量和程序复杂度不断提升。用户很难一步到位完成所有程序相关操作，例如检查用户程序的编写是否正确，运行是否可靠稳定，逻辑关系是否遵循需求等。
此外，在PLC使用过程中，由于环境或需求的改变，往往需要变更用户程序，而同时又有运行连续性的要求，即需要PLC在不停机的状态下，改变PLC用户程序，调整控制逻辑。
为了提高PLC产品的易用性和可调试性，以及实现PLC运行中修改用户程序，部分厂家开发出PLC程序在线修改功能，帮助用户在使用过程中调整修改用户程序。
现有的PLC在线修改功能方案如下：
(1)直接修改用户程序。在PLC运行中，收到新的用户程序后，在程序运行空闲时段，把新的用户程序***或更改原有的用户程序，同时修改用户程序对应的过程变量数据。但该方案中，在程序区操作过程中，程序的更改需要独占程序区，会对控制的实时性有影响；而且，如果用户程序修改错误，而用户程序已被更改，会直接导致异常。
(2)直接修改程序备份区和数据备份区，修改成功后，同步到当前程序区和数据区(在线修改时，新程序和新数据保存到程序备份区和数据备份区)。修改成功后，在空闲时段，切换当前程序区和数据区到程序备份区和数据备份区执行，并将其标记为当前执行单元，原有程序区和数据区标记为备份单元。但在该方案中，程序调整一般很难一步到位，需要连续多次调整，修改过程中控制器需来回切换当前执行区和备份区；另外程序区和数据区都有备份，需要更多的***资源。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述可编程逻辑控制器用户程序在线修改时影响控制的实时性以及反复切换当前执行区和备份区的问题，提供一种一种新的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，所述可编程逻辑控制器在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器还包括备份程序区和备份数据区；所述***包括位于可编程逻辑控制器的下载单元、生效单元和退出单元，其中：所述下载单元，用于在在线修改操作启动后将来自上位机的配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区，所述配置信息包括新程序；所述生效单元，用于在扫描周期结束或运行空闲时段，根据在线修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据；所述退出单元，用于退出在线修改操作，并将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***中，所述***还包括位于上位机的编译单元，该编译单元用于编译生成配置信息。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***中，所述可编程逻辑控制器还包括启动单元、上载单元，所述***还包括位于所述上位机的判断单元和下发单元，其中：
所述启动单元，用于在接收到上位机的在线修改启动信号时，使可编程逻辑控制器启动在线修改操作；
所述上载单元，用于在可编程逻辑控制器启动在线修改操作后，将当前程序区的程序上载到上位机；
所述判断单元，用于判断可编程逻辑控制器上载的程序与待修改程序是否匹配；
所述下发单元，用于在所述判断单元确认匹配时，将配置信息发送到可编程逻辑控制器，从而由可编程逻辑控制器的下载单元存放到在线修改数据存储区。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***中，在所述下载单元存放所述配置信息异常时，所述可编程逻辑控制器退出在线修改操作。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***中，所述可编程逻辑控制器还包括恢复单元，用于在所述可编程逻辑控制器执行修改后的当前程序区程序出错时，将备份程序区的程序覆盖当前程序区程序，并同步修改当前数据区的数据。
本发明还提供一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，所述可编程逻辑控制器在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器还包括备份程序区和备份数据区；该方法包括以下步骤：
(a)在线修改操作启动后，可编程逻辑控制器接收来自上位机的配置信息，并将配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区，所述配置信息包括新程序；
(b)在扫描周期结束或运行空闲时段，可编程逻辑控制器根据修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据；
(c)在退出在线修改操作时，可编程逻辑控制器将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法中，所述配置信息由上位机编译生成。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法中，所述步骤(a)包括：
(a1)可编程逻辑控制器在接收到上位机的在线修改启动信号时，启动在线修改操作；
(a2)可编程逻辑控制器将当前程序区的程序上载到上位机；
(a3)所述上位机在确认可编程逻辑控制器上载的程序与待修改程序匹配时，将配置信息发送到可编程逻辑控制器并由可编程逻辑控制器存放到在线修改数据存储区。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法中，所述步骤(a)包括：所述可编程逻辑控制器在所述配置信息存放异常时退出在线修改操作。
在本发明所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法中，所述步骤(b)包括：所述可编程逻辑控制器在执行修改后的当前程序区程序出错时，将备份程序区的程序覆盖当前程序区程序，并同步修改当前数据区的数据。
本发明的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***及方法，通过将配置信息单独存放，并根据配置信息修改当前程序区及当前数据区，无需多次来回切换操作区即可完成用户程序在线更新，且实时性较好。
附图说明
图1是本发明可编程逻辑控制器用户程序在线修改***实施例的示意图。
图2是本发明可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法实施例的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，是本发明可编程逻辑控制器用户程序在线修改***实施例的示意图，上述可编程逻辑控制器20在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器20还包括备份程序区和备份数据区。本实施例中可编程逻辑控制器用户程序在线修改***包括位于可编程逻辑控制器20的下载单元21、生效单元22和退出单元24，上述下载单元21、生效单元22和退出单元24可结合运行于可编程逻辑控制器20的软件构成。
下载单元21用于在在线修改操作启动后将来自上位机10的配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区23。上述配置信息可由上位机10的编译单元根据用户输入的代码编译生成，且具体可包括待修改程序位置、待修改长度、新程序、新程序长度等。上述在线修改数据存储区23为可编程逻辑控制器中独立于当前程序区、当前数据区、备份程序区和备份数据区的逻辑存储空间。
特别地，在下载单元21存放配置信息异常时，可编程逻辑控制器20退出在线修改操作。从而在上位机10与可编程逻辑控制器20间的配置信息传输出错时，可及时终止用户程序在线修改操作。
生效单元22用于在扫描周期结束或运行空闲时段，根据在线修改数据存储区23的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据(具体包括程序指针、运行过程变量等数据)，使本次在线修改生效。
退出单元24用于退出在线修改操作，并将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器20的备份程序区及备份数据区。具体地，该退出单元24在接收到来自上位机10的退出在线修改指令时，退出在线修改操作。
在上位机10发出退出在线修改指令之前，下载单元21和生效单元22可多次从上位机10获取配置信息，并根据配置信息进行多次在线修改。并且，可编程逻辑控制器20与和后台的上位机10可采用不同的方式通讯，包括但不限于串口、USB、以太网等。
可编程逻辑控制器用户程序在线修改***可直接面对应用现场，调试成功的程序直接可用于生产作业，不需要再次调试，成功实现了可编程逻辑控制器运行中用户程序的修改调整，且简单易行。并且该***通过将配置信息下载到在线修改数据存储区23，可很好地解决实时性问题。对在线修改次数没有限制，不需要来回多次切换执行区，节省了***资源。
上述可编程逻辑控制器20还可包括启动单元、上载单元，相应地，上位机10可包括判断单元和下发单元，上述启动单元、上载单元、判断单元和下发单元也可结合软件实现。
启动单元用于在接收到上位机10的在线修改启动信号时，使可编程逻辑控制器20启动在线修改操作。可编程逻辑控制器20启动再修修改操作后，上载单元将当前程序区的程序上载到上位机10。上位机10的判断单元在接收到上载的程序后，判断该上载的程序与待修改程序是否匹配，若不匹配则报错并使可编程逻辑控制器20退出在线修改操作。若判断单元确认上载的程序与待修改程序匹配，下发单元将编译单元编译生成的配置信息发送到可编程逻辑控制器20，从而由可编程逻辑控制器20的下载单元21存放到在线修改数据存储区23。
通过启动单元、上载单元、判断单元和下发单元，可保证上传的新程序与待修改程序一致。在实际应用中，上位机10也可通过校验可编程逻辑控制器20的程序数据来判断待修改程序是否与可编程逻辑控制器20当前正在执行的程序匹配。
上述可编程逻辑控制器20还可包括恢复单元，用于在可编程逻辑控制器20执行修改后的当前程序区程序出错时，将备份程序区的程序覆盖当前程序区程序，并同步修改当前数据区的数据。也就是说，当在线修改的程序生效过程中或生效后的程序执行出错时，可使用备份程序区的程序覆盖当前程序区的程序(该程序即为在线修改后的程序)，并同步修改在线数据区的程序指针、运行过程变量等数据，然后报错使可编程逻辑控制器20退出在线修改操作。
通过恢复单元，使得可编程逻辑控制器20即使在线修改失败，也能切换到原有程序继续运行，降低了用户程序在线修改的风险。
如图2所示，是本发明可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法实施例的流程示意图，上述可编程逻辑控制器在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器还包括备份程序区和备份数据区；该方法包括以下步骤：
步骤S31：在线修改操作启动后，可编程逻辑控制器接收来自上位机的配置信息(由上位机编译生成)，并将配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区，上述配置信息包括新程序。若配置信息存放异常(或传输异常)，则可编程逻辑控制器退出在线修改操作。
在该步骤中，可编程逻辑控制器在接收到上位机的在线修改启动信号时，启动在线修改操作；然后可编程逻辑控制器将当前程序区的程序上载到上位机；上位机在确认可编程逻辑控制器上载的程序与待修改程序匹配时，将配置信息发送到可编程逻辑控制器并存放到可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区。
步骤S32：在扫描周期结束或运行空闲时段，可编程逻辑控制器根据修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据。
在该步骤中，若可编程逻辑控制器在执行修改后的当前程序区程序(即在线修改后的程序)出错时，将备份程序区的原程序覆盖当前程序区，同时修改当前数据区的程序指针、运行过程变量等数据。这样，即使用户程序在线修改出错，也不会影响可编程逻辑控制器的运行。
步骤S33：在退出在线修改造作时，可编程逻辑控制器将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区。
在上述步骤S33之前，步骤S31、S32可多次执行，以进行多次用户程序在线修改。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，所述可编程逻辑控制器在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器还包括备份程序区和备份数据区；其特征在于：所述***包括位于可编程逻辑控制器的下载单元、生效单元和退出单元，其中：所述下载单元，用于在在线修改操作启动后将来自上位机的配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区，所述配置信息包括新程序以及待修改程序位置；所述生效单元，用于在扫描周期结束或运行空闲时段，根据在线修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据；所述退出单元，用于根据所述上位机的退出在线修改指令退出在线修改操作，并将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区，且在所述上位机发出退出在线修改指令之前，所述下载单元和生效单元多次从上位机获取配置信息，并根据所述配置信息进行多次在线修改。
2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，其特征在于，所述***还包括位于上位机的编译单元，该编译单元用于编译生成配置信息。
3.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，其特征在于：所述可编程逻辑控制器还包括启动单元、上载单元，所述***还包括位于所述上位机的判断单元和下发单元，其中：
所述启动单元，用于在接收到上位机的在线修改启动信号时，使可编程逻辑控制器启动在线修改操作；
所述上载单元，用于在可编程逻辑控制器启动在线修改操作后，将当前程序区的程序上载到上位机；
所述判断单元，用于判断可编程逻辑控制器上载的程序与待修改程序是否匹配；
所述下发单元，用于在所述判断单元确认匹配时，将配置信息发送到可编程逻辑控制器，从而由可编程逻辑控制器的下载单元存放到在线修改数据存储区。
4.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，其特征在于：在所述下载单元存放所述配置信息异常时，所述可编程逻辑控制器退出在线修改操作。
5.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改***，其特征在于：所述可编程逻辑控制器还包括恢复单元，用于在所述可编程逻辑控制器执行修改后的当前程序区程序出错时，将备份程序区的程序覆盖当前程序区程序，并同步修改当前数据区的数据。
6.一种可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，所述可编程逻辑控制器在运行时执行当前程序区的程序并使用当前数据区存取运行数据，该可编程逻辑控制器还包括备份程序区和备份数据区；其特征在于：该方法包括以下步骤：
（a）在线修改操作启动后，可编程逻辑控制器接收来自上位机的配置信息，并将配置信息存放到该可编程逻辑控制器的在线修改数据存储区，所述配置信息包括新程序以及待修改程序位置；
（b）在扫描周期结束或运行空闲时段，可编程逻辑控制器根据修改数据存储区的配置信息修改当前程序区的程序，并同步修改当前数据区的数据；
（c）在根据所述上位机的退出在线修改指令退出在线修改操作时，可编程逻辑控制器将当前程序区的程序及当前数据区的数据分别同步到可编程逻辑控制器的备份程序区及备份数据区；
在步骤（c）之前，步骤（a）、（b）多次执行，以进行多次用户程序在线修改。
7.根据权利要求6所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，其特征在于：所述配置信息由上位机编译生成。
8.根据权利要求6所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，其特征在于：所述步骤（a）包括：
（a1）可编程逻辑控制器在接收到上位机的在线修改启动信号时，启动在线修改操作；
（a2）可编程逻辑控制器将当前程序区的程序上载到上位机；
（a3）所述上位机在确认可编程逻辑控制器上载的程序与待修改程序匹配时，将配置信息发送到可编程逻辑控制器并由可编程逻辑控制器存放到在线修改数据存储区。
9.根据权利要求6所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，其特征在于：所述步骤（a）包括：所述可编程逻辑控制器在所述配置信息存放异常时退出在线修改操作。
10.根据权利要求6所述的可编程逻辑控制器用户程序在线修改方法，其特征在于：所述步骤（b）包括：所述可编程逻辑控制器在执行修改后的当前程序区程序出错时，将备份程序区的程序覆盖当前程序区程序，并同步修改当前数据区的数据。
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