CN109613885A - 可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质。其中，该方法包括：在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法，其中，存储装置为与可编程逻辑控制器的中央处理器电性连接的外部装载存储装置；可编程逻辑控制器的控制程序根据运行方法，执行控制任务。通过本发明，解决了上位机与可编程逻辑控制器通讯中断导致可编程逻辑控制器的控制任务中断的问题，保证了可编程逻辑控制器的稳定运行。

Description

可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，具体而言，涉及一种可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质。

背景技术

近些年，随着国家工业技术的高速发展，但医药、生化等相关工业控制***方面的发展相对缓慢。大多数***厂商只在***硬件上面提高安全性能，在软件以及数据运行存储方面还是留有安全隐患。

这些控制***主要核心技术被国外知名大企业如GE等欧美国家垄断。控制***在医药，生物化学，试验研究等领域的重要性不言而喻。在实际生产，分离纯化方面的作用显著。根据不同行业和领域的技术要求，多为客户定制的非标***设备。在医药、生化行业，产品的药效、质量关乎人类以及动物的健康甚至生命安全，以此不难看出在生产环节的***安全性、稳定性、可靠性至关重要。

目前此类***多采用工业可编程逻辑控制器(PLC)控制***进行控制，进行生产数据的采集以及控制工作，PLC不稳定表现在内部数据被破坏，导致控制***混乱，执行机构误动作和网络出错，影响设备的正常运行。PLC硬件的稳定性可以通过科学合理选型配置中央处理器(CPU)、通讯卡、输入/输出(I/O)卡、负荷率、电源等，同时考虑环境干扰，如强磁场、强腐蚀、温湿度、震动等情况。为提高稳定性可以选择高性能电源，采取措施抑制电网干扰。规范安装，合理安排布线，接地等。根据现场电力稳定性可以选装不间断电源(UPS)***，短时内确保***不会因为断电导致***运行中止，数据丢失，方法运行中断，生产失败，以及由此带来的经济损失。目前的控制方式是以上位机为核心，通过上位机发布指令，PLC接收上位机指令进而执行生产控制，也就是上位机为主，PLC为从，这样就可能出现一个控制过程中的隐患：当工控机(即PLC的上位机)死机或通讯接口故障，会导致工控机上运行的软件和PLC通讯失败，PLC无法运行软件方法中的技术动作，导致运行中断，数据丢失，生产记录不连续，生产失败的严重后果。

发明内容

本发明提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质，以至少解决相关技术中上位机与可编程逻辑控制器通讯中断导致可编程逻辑控制器的控制任务中断的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法，包括：

在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，所述可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法，其中，所述存储装置为与所述可编程逻辑控制器的中央处理器电性连接的外部装载存储装置；

所述可编程逻辑控制器的控制程序根据所述运行方法，执行控制任务。

第二方面，本发明实施例提供了一种可编程逻辑控制器的控制设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

通过本发明实施例提供的可编程逻辑控制器的控制方法、设备及介质，采用在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法，其中，存储装置为与可编程逻辑控制器的中央处理器电性连接的外部装载存储装置；可编程逻辑控制器的控制程序根据运行方法，执行控制任务的方式，解决了上位机与可编程逻辑控制器通讯中断导致可编程逻辑控制器的控制任务中断的问题，保证了可编程逻辑控制器的稳定运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的可编程逻辑控制器的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的可编程逻辑控制器的控制设备的硬件结构图；

图3是根据本发明优选实施例的组态控制界面的示意图；

图4是根据本发明优选实施例的CPU中***存储装置的示意图；

图5是根据本发明优选实施例的存储装置容量的示意图表。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，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描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实施例中提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法，图1是根据本发明实施例的可编程逻辑控制器的控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S101，在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法，其中，存储装置为与可编程逻辑控制器的中央处理器电性连接的外部装载存储装置；

步骤S102，可编程逻辑控制器的控制程序根据运行方法，执行控制任务。

通过上述的步骤，在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序根据存储装置中的运行方法继续执行控制任务，相对于相关技术中的可编程逻辑控制器完全由上位机来下发每一个运行动作指令的方式而言，采用上述步骤解决了上位机与可编程逻辑控制器通讯中断导致可编程逻辑控制器的控制任务中断的问题，保证了可编程逻辑控制器的稳定运行。

在可编程逻辑控制器与上位机通讯正常的情况下，可编程逻辑控制器可以根据上位机发出的动作指令来执行控制任务，也可以根据存储装置中的运行方法来执行控制任务。但是，优选地，在可编程逻辑控制器与上位机通讯正常的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序根据上位机发出的动作指令，执行控制任务。通过上位机发出的动作指令来执行控制任务，相比于根据存储装置中的运行方法来执行控制任务而言，能够提升控制任务的灵活性，以实现随机应变。

可选地，在可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法之前，可编程逻辑控制器的控制程序从上位机下载运行方法至所述存储装置中。这些保存在存储装置中的运行方法可以有多个，在控制任务开启时或者在控制任务进行中，可以指定优先运行哪一个运行方法。此外，存储装置中的运行方法还可以通过其他方式下载，例如直接将存储装置***上位机的数据接口中下载运行方法后，在将存储装置***可编程逻辑控制器中，以获得该运行方法。

可选地，可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法包括：可编程逻辑控制器的控制程序通过特定指令(例如Data Log指令)调用存储装置中的运行方法。

可选地，为了保证生产数据的连续性，在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，可编程逻辑控制器的控制程序可以将控制任务中产生的数据值存储在存储装置中。

可选地，可编程逻辑控制器的控制程序将控制任务中产生的数据值存储在存储装置中包括：可编程逻辑控制器的控制程序通过特定指令将控制任务中产生的数据值以特定格式(例如标准CSV格式)存储在存储装置中的永久性日志文件中，并按照预定大小的循环日志文件形式组织数据记录。

可选地，在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断，可编程逻辑控制器的控制程序根据运行方法执行控制任务之后，如果可编程逻辑控制器与上位机通讯恢复，可编程逻辑控制器可以将存储装置中存储的数据值上载至上位机，以供上位机恢复通讯中断期间的控制任务的数据链。另外，也可以直接将存储装置从可编程逻辑控制器中安全拔出，并***到上位机的数据接口中，以将控制任务过程中产生的数据值提供给上位机。

可选地，上述的控制方法，或者运行方法应用于包括但不限于下述之一的***：单/双泵全自动层析***、过滤***、发酵***、离心***。

另外，结合图1描述的本发明实施例的可编程逻辑控制器的控制方法可以由可编程逻辑控制器的控制设备来实现。图2示出了本发明实施例提供的可编程逻辑控制器的控制设备的硬件结构示意图。

可编程逻辑控制器的控制设备可以包括处理器21以及存储有计算机程序指令的存储器22。

具体地，上述处理器21可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器22可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器22可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器22可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器22可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器22是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器22包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。

处理器21通过读取并执行存储器22中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种可编程逻辑控制器的控制方法。

在一个示例中，可编程逻辑控制器的控制设备还可包括通信接口23和总线20。其中，如图2所示，处理器21、存储器22、通信接口23通过总线20连接并完成相互间的通信。

通信接口23，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。

总线20包括硬件、软件或两者，将可编程逻辑控制器的控制设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、***组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线20可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。

该可编程逻辑控制器的控制设备可以基于获取到的数据，执行本发明实施例中的可编程逻辑控制器的控制方法，从而实现结合图1描述的可编程逻辑控制器的控制方法。

另外，结合上述实施例中的可编程逻辑控制器的控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种可编程逻辑控制器的控制方法。

为了使本发明实施例的描述更加清楚，下面结合优选实施例进行描述和说明。

本优选实施例提供了一种可编程逻辑控制器的控制方法，本优选实施例的目的是在工控机死机等极端硬件问题出现后，通过硬件保持数据存储和方法运行功能，在恢复工控机和软件工作后，重新调用死机过程中PLC中保存的数据，使死机中软件未提取保存的数据和死机前后的数据进行整合，形成完整的数据链和记录，保证生产的安全性、稳定性、可靠性。

针对现有PLC控制***针对上位机软件发送的命令进行控制动作和数据采集，如发生上位机死机的情况，软件运行的生产方法会中断，PLC接收不到下一步动作指令，对于制药、生化、试验研究等就会导致过程和结果失败，甚至产生重大的经济损失和生产事故的问题，本优选实施例以西门子S7-1200PLC***为例，针对工控机死机的情况而制定。

在本优选实施例中，在西门子S7-1200CPU中加入外部装载大容量存储装置，PLC控制程序可以将数据日志文件以特定格式(例如标准CSV格式)存储在存储装置中，使用特定指令允许数据存储在永久性日志文件，并且按大小预定的循环日志文件形式组织数据记录。通过CPU可以对软件写入的程序指令完成数据记录文件的创建、打开、关闭、写入等操作。通过PLC端口和工控机连接到网络，可使用PC端浏览器访问内置PLC Web服务器，进行数据的下载、查看、管理。

1、硬件准备：工控机、触摸屏、西门子S7-1200CPU1214C固件版本V2.0以上、西门子存储卡(相当于上述的存储装置)、电源电缆等。

2、软件准备：Window7SP1以上、组态软件(例如LabView2016)、西门子编程软件STEP7以上(TIA V14SP1)。

3、方法详述：

工控机安装组态软件，组态控制界面如图3所示。

通过工控机网络接口和CPU Profinet端口连接，实现上下位的通讯。CPU中***存储装置，如图4所示。

通过相关过程数据量确定存储装置容量大小，存储装置容量选型，如图5所示。

运用TIA V14SP1编写PLC程序，硬件组态，梯形图程序编写，使用程序指令完成数据记录文件的创建、打开、写入、清空、关闭、删除等操作。

软件配方，即运行方法，通过组态软件以特定数据格式下载至存储装置中。

PLC控制***正常运行时，PLC控制程序使用特定指令将运行过程中产生的过程数据以特定格式存储在存储装置中的永久性日志文件中，并按照大小预定的循环日志文件形式组织数据记录，以备调用。软件运行时可以直接读取PLC缓冲区中的过程数据，也可调用存储装置中保存的数据，同时可以将编辑好的配方下载至存储装置，PLC控制程序通过特定指令调用存储装置中的配方进行逻辑运行控制。至此，软件和PLC控制程序可以完整运行和保存过程中形成的数据记录。

当发生工控机死机，即软件崩溃后，软件与PLC的通讯完全中断，此时PLC会继续调用存储装置上的配方数据，以配方流程继续执行控制任务，并将产生出的数据值以特定格式(例如标准CSV格式)保存在存储装置中。软件中的数据记录在死机的时间段内数据空白，这样就会导致数据流不连续，时间戳中断，生产记录不完整。

待死机故障解决后，软件重新启动，通过PC端浏览器访问内置PLC的Web服务器，将死机时间段产生并保存在存储装置的数据下载至软件，通过软件将死机前、中、后的数据按时间顺序拼接，形成一条完整的数据链。

也可以在生产任务结束后关掉PLC，将数据卡从CPU取下，通过PC端的读卡器，直接访问存储装置中的指定目录下的预定义数据日志文件，进行数据链恢复工作。

在上述优选实施例中，工控机死机后，PLC仍然可以运行软件配方；生产过程的数据按照时间戳进行保存；工控机和软件恢复运行后，可以将软件中未记录的数据和日志从存储装置中读取，并形成完整数据链。采用上述优选实施例，提高生产过程中的安全性、稳定性和可靠性。

上述的PLC控制方法及其***可以应用于单/双泵全自动层析***、过滤***、发酵***、离心***等。

综上所述，现有技术中PLC***因以上位机为核心对PLC进行控制，且PLC也未配置存储装置，如果发生工控机死机情况，PLC的控制会中断，过程数据会丢失。运用本发明上述实施例或者优选实施例，可以有效的解决死机这种极端情况下的生产稳定性、安全性和可靠性，同时可以实时保存过程数据，不会丢失数据记录。同时可以避免由此缺陷带来的损失。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可编程逻辑控制器的控制方法，其特征在于，包括：

在可编程逻辑控制器与上位机通讯中断的情况下，所述可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法，其中，所述存储装置为与所述可编程逻辑控制器的中央处理器电性连接的外部装载存储装置；

所述可编程逻辑控制器的控制程序根据所述运行方法，执行控制任务。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述可编程逻辑控制器与上位机通讯正常的情况下，所述可编程逻辑控制器的控制程序根据所述上位机发出的动作指令，执行所述控制任务。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法之前，所述方法还包括：

所述可编程逻辑控制器的控制程序从所述上位机下载所述运行方法。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器的控制程序从存储装置中读取运行方法包括：

所述可编程逻辑控制器的控制程序通过特定指令调用所述存储装置中的运行方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述可编程逻辑控制器与所述上位机通讯中断的情况下，所述可编程逻辑控制器的控制程序将所述控制任务中产生的数据值存储在所述存储装置中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器的控制程序将所述控制任务中产生的数据值存储在所述存储装置中包括：

所述可编程逻辑控制器的控制程序通过特定指令将所述控制任务中产生的数据值以特定格式存储在所述存储装置中的永久性日志文件中，并按照预定大小的循环日志文件形式组织数据记录。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述可编程逻辑控制器的控制程序根据所述运行方法，执行控制任务之后，所述方法还包括：

在所述可编程逻辑控制器与所述上位机通讯恢复后，所述可编程逻辑控制器将所述存储装置中存储的数据值上载至所述上位机，以供所述上位机恢复通讯中断期间的所述控制任务的数据链。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述运行方法应用于下述之一的***：单/双泵全自动层析***、过滤***、发酵***、离心***。

9.一种可编程逻辑控制器的控制设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。