CN112748933A - 用于可编程逻辑控制器的在线下装方法 - Google Patents

用于可编程逻辑控制器的在线下装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于可编程逻辑控制器的在线下装方法，涉及可编程逻辑控制技术，可以使可编程控制器(PLC)在正常运行状态下下载用户新程序，工控设备不需要停止以及重启动，提升PLC***的工作效率和可靠性。所述在线下装方法包括:创建两个IEC控制块，并将其中一个IEC控制块设定为备用状态，另一个IEC控制块设定为激活状态；根据下装文件更新备用状态的IEC控制块，再次运行IEC任务并使所述IEC任务从所述备用状态的IEC控制块获取任务运行所需信息。所述在线下装方法用于工业自动化控制领域。

Description

用于可编程逻辑控制器的在线下装方法
技术领域
本发明涉及可编程逻辑控制技术，尤其涉及一种用于可编程逻辑控制器的在线下装方法和可编程逻辑控制器***。
背景技术
可编程控制器(PLC)广泛应用于工业自动化领域，是企业生产自动化运行的关键设备。PLC用户工程下装的灵活性对用户的体验影响很大。在庞大的工控***中，每一步操作对生产线都有巨大的影响。目前用户工程下载时，需要停止设备运行、下装程序以及运行程序。虽然短时间内能完成用户工程下载，但此过程中，对工控设备存在较大的损害和资源浪费。
发明内容
本发明提供了一种用于可编程逻辑控制器的在线下装方法、可编程逻辑控制器***，可以使PLC在正常运行状态下下载用户新程序，工控设备不需要停止以及重启动，提升PLC***的工作效率和可靠性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种用于可编程逻辑控制器的下装方法，所述下装方法包括:
在可编程逻辑控制器的固件程序启动时创建两个IEC控制块，并将其中一个IEC控制块设定为备用状态，另一个IEC控制块设定为激活状态；
根据下装文件更新备用状态的IEC控制块并将备用状态的控制块IEC激活，以使所述IEC任务从完成更新的激活后的IEC控制块获取任务运行所需信息。
可选地，若创建的第一IEC控制块为激活状态，第二IEC控制块为备用状态，则所述在线下装方法具体包括：
在线下装准备阶段：所述可编程逻辑控制器启动IEC任务，并从所述第一IEC控制块获取任务运行所需信息；当接收到在线下装指令且所述可编程逻辑控制器判断为当前可进行在线下装时，所述可编程逻辑控制器接收下装文件；
下装文件解析装载阶段：对所述下装文件进行解析，将解析之后的数据信息存入所述第二IEC控制块中；
IEC控制块切换阶段：将所述第一IEC控制块从激活状态转换为备用状态，并将完成下装文件装载的所述第二IEC控制块转换为激活状态，以使得IEC任务再次运行的时候能从处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务运行信息。
可选地，在所述第二IEC控制块转换为激活状态之后，重新启动IEC任务以使重新启动的IEC任务通过处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务信息。
可选地，在所述下装文件解析装载阶段，对下装文件进行解析之前，还包括：将接收到的下装文件进行校验；
在所述下装文件解析装载阶段，如果校验无误，则根据所述下装文件的接口说明书对所述下装文件进行解析，将解析之后的数据结构存入所述第二IEC控制块中。
可选地，在进行在线下装之前，所述在线下装方法还包括：判断下装任务是在线下装还是完全下装，并在所述下装任务是在线下装时，执行权利要求上述任一项所述的用于可编程逻辑控制器的在线下装方法。
可选地，所述下装方法还包括:在收到上位机的下装请求时，所述可编程逻辑控制器根据自身状态，将能否进行在线下装的判断结果返回上位机。
可选地，所述下装文件解析装载阶段还包括:在对所述下装文件进行解析时，同时还将下装进度及状态返回上位机。
本发明的实施例还提供一种可编程逻辑控制器***，所述可编程逻辑控制器***包括：
在线下装通信模块，用于与下位机通信，接收在线下装文件和命令；
在线下装文件解析模块，用于以在线方式解析下装文件；
在线下装状态控制模块，用于增加在线下装状态、对下装过程进行控制，判断下装类型是在线下装还是完全下装，并在所述下装类型判断为在线下装时，执行如上述任一项所述的在线下装方法；
在线下装IEC任务处理模块，用于在IEC任务的在线运行；
在线下装冗余模块，用于将在线下装信息传给冗余备机。
可选地，所述在线下装状态控制模块在所述下装类型判断为完全下装时，还用于执行下述的下装方法：停止IEC任务，并将数据区以及IEC任务控制块中的各个数据结构进行初始化，然后解析下装文件，生成新的IEC任务控制块信息，解析完成后启动IEC任务。
本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现任一项所述的可编程逻辑控制器的在线下装方法。
本发明提供的用于可编程逻辑控制器的下装方法，是一种在线下装方法，是在现有可编程逻辑控制器(PLC)全下装的基础上的新增功能。该下装方法在IEC逻辑运行过程中，将在线编译的程序下装并继续执行，不影响***的正常运转。采用的方案是：在可编程逻辑控制器的固件程序启动时创建两个IEC控制块，并将其中一个IEC控制块设定为激活状态并用于控制当前IEC任务；另一个IEC控制块设定为备用状态，并根据下装文件更新该备用状态的IEC控制块，更新完成后将备用状态的控制块IEC激活，以使所述IEC任务从完成更新的激活后的IEC控制块获取任务运行所需信息。
下装文件过程中，IEC任务通过当前激活状态的IEC控制块获取任务信息；待更新完成再次运行IEC任务，IEC任务从完成更新的备用IEC控制块(当前激活的IEC控制块)获取任务运行所需信息。采用这种在线下装方法，下载过程中可不中断任务，及可编程逻辑控制器(PLC)可以在工控设备在运行状态下载用户新程序，保证***IO刷新正常，用户操作简单，工控设备不需要停止重启动，工作效率高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的可编程逻辑控制器***的在线下装的功能模块组成示意图；
图2为本发明实施例提供的用于可编程逻辑控制器***的在线下装方法的流程示意图一；
图3为本发明实施例提供的用于可编程逻辑控制器***的在线下装方法流程示意图二；
图4为可编程逻辑控制器***的完全下装的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的用于可编程逻辑控制器***的在线下装方法流程示意图三；
图6为本发明实施例提供的在线下装方法中IEC任务控制块的资源使用情况的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种可编程逻辑控制器(PLC)在下装程序时工控设备在运行状态下下载程序的机制，即一种用于PLC的在线下装方法，用户操作简单，工控设备不需要停止重启动，工作效率得以提高。
该用于PLC的在线下装方法是在现有可编程逻辑控制器(PLC)全下装的基础上的新增功能，用于完成用户在IEC逻辑运行过程中，将增量编译的程序下装并继续执行的操作，不影响***正常运转。该在线下装方法可以使PLC正常运行状态下，下载用户新程序，保证***IO刷新正常，数据区已有变量保持不变。
本发明的实施例还提供一种可编程逻辑控制器***，所述可编程逻辑控制器***包括下述功能模块。如图1所示，PLC的在线下装功能由在线下装通信模块、在线下装文件解析模块、在线下装状态控制模块、在线下装IEC任务处理模块和在线下装冗余模块组成。
在线下装通信模块用于上下位机通信，接收在线下装文件和命令。在线下装文件解析模块，用于以在线方式解析下装文件。在线下装状态控制模块，用于增加在线下装状态和控制下装过程，判断下装类型是在线下装还是完全下装，并在所述下装类型判断为在线下装时，执行下文任一项项所述的在线下装方法。在线下装IEC任务处理模块，用于IEC任务的在线运行。在线下装冗余模块，用于将在线下装信息传给冗余备机。
在线下装方式是在PLC用户程序任务正常运行下不停止任务的情况下装用户程序的过程。本发明的实施例还提供一种用于可编程逻辑控制器的在线下装方法，如图2所示，所述在线下装方法包括:
101、在可编程逻辑控制器的固件程序启动时创建两个IEC控制块，并将其中一个IEC控制块设定为备用状态(又称备用IEC控制块)，另一个IEC控制块设定为激活状态(又称当前IEC控制块或激活的IEC控制块)；
102、根据下装文件更新备用状态的IEC控制块并将备用状态的控制块IEC激活，以使所述IEC任务从完成更新的激活后的IEC控制块获取任务运行所需信息。
PLC中的IEC任务即IEC61131-3软件模型中的任务，可由用户组态完成特定功能。IEC控制块PLC中固件程序启动时创建的用于控制IEC任务运行。
PLC启动时将FLASH内部程序加载到内存中，启动原有IEC任务。上位机有新IEC程序编译，程序文件通过TCP传至下位机。PLC解析文件到备用控制模块中，PLC切换备用控制模块运行新的IEC程序，原有数据区数据保持不变，增加新的数据，达到新任务更新且IEC任务正常运行的功能。其流程如图3所示，在线下装流程包括：PLC启动；加载IEC任务；IEC任务正常运行；接收上位机的在线下装指令；解析下装文件至备用IEC任务控制块；激活备用IEC任务控制块，新IEC任务运行。
在一些实施例中，步骤101中创建的第一IEC控制块为激活状态，第二IEC控制块为备用状态，则所述在线下装方法具体包括：
在线下装准备阶段：所述可编程逻辑控制器启动IEC任务，并从所述第一IEC控制块获取任务运行所需信息，IEC任务正常运行；当接收到在线下装指令且所述可编程逻辑控制器判断为当前可进行在线下装时，所述可编程逻辑控制器接收下装文件；
下装文件解析装载阶段：对所述下装文件进行解析，将解析之后的数据信息存入所述第二IEC控制块中；当接收到在线下装指令且所述可编程逻辑控制器判断为当前可进行在线下装时，所述可编程逻辑控制器接收下装文件；
IEC控制块切换阶段：将所述第一IEC控制块从激活状态转换为备用状态，并将完成下装文件装载的所述第二IEC控制块转换为激活状态，以使得IEC任务再次运行的时候能从处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务运行信息。
其中，在所述第二IEC控制块转换为激活状态之前，所述IEC任务通过处于激活状态的所述第一IEC控制块获取任务信息；在所述第二IEC控制块转换为激活状态之后，重新启动IEC任务以使重新启动的IEC任务通过处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务信息。
本领域技术人员可以理解的是，在进行在线下装之前，PLC中存在两个IEC控制块，且其中一个处于激活状态，另一个处于备用状态，在下装文件记载至备用状态IEC控制块后能将其切换为激活状态控制IEC任务，本实施例提供的技术方案即可实施并表现出已述的技术效果。备用状态的IEC控制块具体如何创建以及何时创建，本实施例中对此并不作限制。
例如，在一些实施例中，可以在在可编程逻辑控制器的固件程序启动时创建两个相同IEC控制块，这两个相同IEC控制块区别点仅在于其中一个IEC控制块设定为备用状态，当前对IEC任务不起作用；另一个IEC控制块设定为激活状态，当前IEC任务从该激活状态的IEC控制块获取任务运行所需信息。
在另一些实施例中，实施在线下载之前，也可以根据当前的IEC控制块(激活状态)复制出备用IEC控制块(备用状态)。
通过创建备用IEC控制块并在运行IEC任务的同时下载用户程序并据此更新备用IEC控制块，待更新完成PLC切换至备用IEC控制块运行IEC任务。采用这种下装方法，可编程逻辑控制器(PLC)可以在工控设备在运行状态下装程序，下载用户新程序，保证***IO刷新正常，用户操作简单，工控设备不需要停止重启动，工作效率高。
下面结合附图对本申请技术方案进行详细说明。
1)在线下装通信模块
在线下装时，上位机发送指定的在线下装请求，PLC的CPU固件在收到通信请求后根据自身状态，将能否进行在线下装的判断结果返回上位机。上位机通过通信将所有工程文件下装时，CPU固件在收到下装文件后，将下装进度及状态返回上位机，同时将下装文件传给文件解析模块进行处理。
2)在线下装文件解析模块
上位机编译新的用户程序成二进制文件，为方便下位机解析IEC程序。将文件分为12个统一格式的信息文件。文件中分别包含硬件信息、工程信息、配置信息、任务代码信息等。下位机根据文件标志提取各自文件内容，将相应的信息加载到备用控制块，待接收到切换备用控制块指令后，激活备用控制块启动新的IEC任务。
3)在线下装控制模块
上位机可以根据PLC返回的能否进行在线下装的判断结果，决定进行在线下装还是完全下装，并生成相应的下装指令。
在线下装控制模块主要负责实现对下装过程进行控制，判断下装类型是在线下装还是完全下装，并根据不同类型做不同的处理。例如，可以通过上位机的下装指令判断下装类型。
如果是完全下装，其流程可以是如图4所示。进行完全下装时需要首先停止IEC任务，并将数据区以及IEC任务控制块中的各个数据结构进行初始化，然后解析下装文件，生成新的任务控制块信息，解析完成后启动IEC任务。
如果是在线下装，其流程图5所示。进行在线下装时，需要保证IEC任务通过激活的任务控制块继续运行，同时对备用的任务控制块进行初始化，然后进行下装文件解析，将解析出的数据结构存储至备用IEC任务控制块中，在下装完成后通过任务控制块的切换，将任务块由备用状态切换为激活状态。
4)在线下装IEC任务模块
为支持PLC在线下装功能，PLC固件程序启动时创建初始化两个IEC控制块。将FLASH中的IEC文件加载到一个IEC控制模块中，并将此IEC控制块设为激活状态，运行此IEC任务。当PLC接收到上位机在线下装命令后，PLC解析上位机发送的二进制文件，将所有关于IEC信息加载到备用IEC控制块中。
其中数据区仅有一组，不需要数据初始化，IEC任务运行时要保证数据正常。代码区需要两组，解析时，将上位机生成的二进制机器码复制到备用代码区并进行重定位工作，IEC任务读取激活状态的代码区机器码，保证IEC运行不受影响。
资源使用图如6所示：本实施例的在线下装方法中创建了两个IEC任务控制块：IEC任务控制块1和IEC任务控制块2，开始时IEC任务控制块1处于激活状态，IEC任务控制块2处于备用状态，IEC任务正常运行，IEC任务控制块1使用资源包括数据区和旧IEC任务代码区。当接收到在线下装指令时，下装文件并据此更新IEC任务控制块2(即创建出或更新从而产生新IEC任务代码区)，待备用IEC控制模块加载完毕后(即更新完成后)，IEC任务控制块2切换至激活状态(IEC任务控制块1切换至备用状态)，获取当前处于激活状态的代码区地址，运行新的IEC任务，即IEC任务控制块2使用资源包括数据区和新IEC任务代码区。
5)在线下装冗余子功能
在线下装时，上位机通过通信将所有工程文件下装。CPU固件在收到下装文件后，将下装进度及状态返回上位机，同时将下装文件传给文件解析模块进行处理。在冗余主机完成下装后，将在线下装请求和文件同步至备机，备机进行在线下装过程。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现上述任一项所述的可编程逻辑控制器的下装方法。本发明实施例的下装方法，安全性和可靠性显著提高。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或者或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

Claims (10)

1.一种用于可编程逻辑控制器的在线下装方法，其特征在于，所述在线下装方法包括:
在可编程逻辑控制器的固件程序启动时创建两个IEC控制块，并将其中一个IEC控制块设定为备用状态，另一个IEC控制块设定为激活状态；
根据下装文件更新备用状态的IEC控制块并将备用状态的控制块IEC激活，以使所述IEC任务从完成更新的激活后的IEC控制块获取任务运行所需信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若创建的第一IEC控制块为激活状态，第二IEC控制块为备用状态，则所述在线下装方法具体包括：
在线下装准备阶段：所述可编程逻辑控制器启动IEC任务，并从所述第一IEC控制块获取任务运行所需信息；当接收到在线下装指令且所述可编程逻辑控制器判断为当前可进行在线下装时，所述可编程逻辑控制器接收下装文件；
下装文件解析装载阶段：对所述下装文件进行解析，将解析之后的数据信息存入所述第二IEC控制块中；当接收到在线下装指令且所述可编程逻辑控制器判断为当前可进行在线下装时，所述可编程逻辑控制器接收下装文件；
IEC控制块切换阶段：将所述第一IEC控制块从激活状态转换为备用状态，并将完成下装文件装载的所述第二转换为激活状态，以使得IEC任务再次运行的时候能从处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务运行信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
在所述第二IEC控制块转换为激活状态之后，重新启动IEC任务以使重新启动的IEC任务通过处于激活状态的所述第二IEC控制块获取任务信息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述下装文件解析装载阶段，对下装文件进行解析之前，还包括：将接收到的下装文件进行校验；
在所述下装文件解析装载阶段，如果校验无误，则根据所述下装文件的接口说明书对所述下装文件进行解析，将解析之后的数据结构存入所述第二IEC控制块中。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，在进行在线下装之前，所述在线下装方法还包括：
判断下装任务是在线下装还是完全离线下装，并在所述下装任务是在线下装时，执行权利要求1-4任一项所述的用于可编程逻辑控制器的在线下装方法。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在线下装方法还包括:
在收到上位机的下装请求时，所述可编程逻辑控制器根据自身状态，将能否进行在线下装的判断结果返回上位机。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述下装文件解析装载阶段还包括:
在对所述下装文件进行解析时，同时还将下装进度及状态返回上位机。
8.一种可编程逻辑控制器***，其特征在于，所述可编程逻辑控制器***包括：
在线下装通信模块，用于与下位机通信，接收在线下装文件和命令；
在线下装文件解析模块，用于以在线方式解析下装文件；
在线下装状态控制模块，用于增加在线下装状态、对下装过程进行控制，判断下装类型是在线下装还是完全下装，并在所述下装类型判断为在线下装时，执行如权利要求1至7中任一项所述的在线下装方法；
在线下装IEC任务处理模块，用于在IEC任务的在线运行；
在线下装冗余模块，用于将在线下装信息传给冗余备机。
9.根据权利要求8所述的可编程逻辑控制器***，其特征在于，所述在线下装状态控制模块在所述下装类型判断为完全下装时，执行下述的下装方法：
停止IEC任务，并将数据区以及IEC任务控制块中的各个数据结构进行初始化，然后解析下装文件，生成新的IEC任务控制块信息，解析完成后启动IEC任务。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的可编程逻辑控制器的在线下装方法。
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