一种基于软PLC的数据管理方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于软PLC的数据管理方法和系统，包括：软PLC内嵌插件管理机制，加载多种总线类型的通讯模块和用户扩展功能模块；收集第一类现场总线设备的数据，分类存储至数据字典；从数据字典中提取待处理的数据，执行数据处理功能后，依据数据运算结果的属性，将运算结果更新至数据字典或自定义的全局数据存储区，然后转发至第二类总线数据收集装置或本地化存储；重复上述步骤，获取第一类总线数据、处理并转运处理结果至第二类总线数据收集装置或存储于本地文件。本发明专利技术考虑了多总线数据管理的可扩展性、易操作性，通过插件管理机制，结合数据字典和软PLC的可编程特性，使其更符合数据采集、处理、分发的全流程需求。分发的全流程需求。分发的全流程需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于软PLC的数据管理方法和系统


[0001]本专利技术属于工业自动化领域，更具体地，涉及一种基于软PLC的数据管理方法和系统。

技术介绍

[0002]随着自动化产业规模的发展壮大，总线型软PLC广泛应用于智能产线、装配、流程控制、运动控制等应用场景。总线型软PLC的普及极大地解放了生产力，提高了自动化水平，降低了人力成本。
[0003]然而，在总线型软PLC工作任务中，存在多种工业总线的数据采集需求，以及对数据的有效管理和处理需求，同时还包括如何便捷地集成用户扩展功能包的需求。
[0004]经检索，中国专利公开了一种智能网关数据采集测试方法及装置(CN201910490716.7)，使用西门子STEP7对PLC进行编程，支持多种数据采集通信协议，实现了对开关量、模拟量、脉冲量的测试，但该方法仅限于对西门子设备的配置。中国专利公开了一种数据处理方法以及边缘计算数据盒(CN201811325943.6)，该专利技术介绍了通过边缘计算数据盒编译的DLL文件从PLC中获取原始数据，调用DLL中自定义的逻辑控制程序得到目标数据，然后输出PLC目标数据控制外部设备。该方法将数据采集功能置于PLC中，数据分析功能置于边缘计算数据盒中，是对减轻PLC计算负荷的有益探索，但存在PLC编程、边缘计算编程的两种开发环境，以DLL作为载体实现两个环境的数据交互。欧系的Codesys、TwinCAT等自动化软PLC提供了良好的开发环境，针对不同总线的数据采集功能需求，提供了多种形式的通讯库文件，但库的源文件一旦发生改变，就需要重新编译、重新加载，有时还需要与软PLC环境的依赖库相匹配才能正确加载。
[0005]因此，现有技术需要一种能够采集工业总线数据的同时，提供良好的二次开发接口，允许用户集成自定义的扩展功能包，还应具有对数据进行有效管理功能的系统。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于软PLC的数据管理方法和系统，其目的在于使软PLC具有更大的开放性和灵活性，由此解决自定义扩展功能集成、多总线数据管理的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于软PLC的数据管理方法，包括以下步骤：
[0008](1)在软PLC内嵌入插件管理机制，加载多种总线类型的通讯模块和用户扩展功能模块；
[0009](2)收集第一类现场总线设备的数据；
[0010](3)根据采集的数据类型，将数据分类存储至数据字典；
[0011](4)从数据字典中提取待处理的数据，执行数据处理功能得到数据运算结果，依据数据运算结果的属性，将数据运算结果更新至数据字典或自定义的全局数据存储区，从数
据字典或全局数据区提取待输出的数据，转发至第二类总线数据收集装置；
[0012](5)重复执行步骤(2)～(4)，周期性获取第一类总线数据、处理并转运处理结果至第二类总线数据收集装置。
[0013]进一步地，步骤(1)中所述插件管理机制包括以下部分：
[0014]插件管理文件，定义加载插件、收集数据、调度执行、分发结果、卸载插件五个动作；
[0015]接口文件，定义对插件内各个功能块接口，包括输入接口的名称、类型，输出接口的名称、类型，以及被调用时执行的函数或功能块名称；
[0016]插件源码，定义功能块的具体实现过程。
[0017]进一步地，所述加载插件的动作仅在软PLC工程编译前执行一次，用于申请内存空间；所述卸载插件的动作仅在软PLC工程运行结束后执行一次，用于释放内存空间；
[0018]所述收集数据的动作用于收集第一类总线的现场设备数据，采集得到的数据被分类存储至数据字典；所述分发结果的动作用于转运数据处理结果至第二类总线的现场设备收集装置。
[0019]进一步地，数据字典由模板自动生成，该模板内定义了遵循DS401、DS402国际标准的字典项，具有可编辑属性；能增加自定义的字典项，包括字典项的名称、类型、长度和访问权限。
[0020]进一步地，第一类、第二类总线为EtherCAT、Modbus、NCUC总线的任意两种，总线通讯功能均以插件的形式集成到软PLC环境。
[0021]进一步地，总线通讯模块、用户扩展功能模块被载入软PLC环境的具体过程为：
[0022]S1.启动软PLC工程时，一次遍历插件目录下所有的系统级插件、总线插件、用户自定义扩展插件，形成插件列表；
[0023]S2.从插件列表中依次选择要加载的插件类型；
[0024]S3.插件管理机制遍历已选择的每个插件，调用插件内的加载动作，为插件申请内存空间；
[0025]S4.插件中的功能块被载入到软PLC环境中，形成功能块列表，供用户调用。
[0026]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于软PLC的数据管理系统，包括：
[0027]插件管理模块，用于在软PLC内嵌入插件管理机制，加载多种总线类型的通讯模块和用户扩展功能模块；
[0028]数据采集模块，用于执行总线数据读操作，采集现场总线设备的数据；
[0029]数据分配模块，用于将采集的总线数据按照分配规则，分类存储至数据字典；
[0030]软PLC运算模块，用于获取参与运算的各类数据字典中的数据，调用软PLC的用户代码，输出计算结果至数据字典或自定义的全局数据区。
[0031]进一步地，所述插件管理机制包括以下部分：
[0032]插件管理文件，定义加载插件、收集数据、调度执行、分发结果、卸载插件五个动作；
[0033]接口文件，定义对插件内各个功能块接口，包括输入接口的名称、类型，输出接口的名称、类型，以及被调用时执行的函数或功能块名称；
[0034]插件源码，定义功能块的具体实现过程。
[0035]进一步地，所述数据分配模块，用于对采集的现场总线设备数据分类整理，按照模拟量、数字量、复合量的信号类型分类存储至数据字典。
[0036]进一步地，所述软PLC运算模块包括：
[0037]数据字典访问子模块，用于从数据字典中提取总线数据、以及将软PLC运算后的结果更新至数据字典；
[0038]PLC代码解析子模块，用于解析PLC代码，得到PLC中间文件；
[0039]PLC代码编译子模块，用于将PLC中间文件、库文件、插件内的源文件联合编译，生成可执行文件；
[0040]PLC任务调度子模块，用于触发执行软PLC工程的可执行文件，可设置任务的优先级，优先级系数越小，代表优先级越高。
[0041]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0042](1)本专利技术采用插件管理机制，集成总线通讯功能模块。现有的软PLC技术虽然有EtherCAT总线通讯功能，但该总线功能是以动态库的形式集成到软PLC平台中，动态库一旦发生改变，需要重新编译；而插件管理机制则支持用户本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于软PLC的数据管理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在软PLC内嵌入插件管理机制，加载多种总线类型的通讯模块和用户扩展功能模块；(2)收集第一类现场总线设备的数据；(3)根据采集的数据类型，将数据分类存储至数据字典；(4)从数据字典中提取待处理的数据，执行数据处理功能得到数据运算结果，依据数据运算结果的属性，将数据运算结果更新至数据字典或自定义的全局数据存储区，从数据字典或全局数据区提取待输出的数据，转发至第二类总线数据收集装置；(5)重复执行步骤(2)～(4)，周期性获取第一类总线数据、处理并转运处理结果至第二类总线数据收集装置。2.如权利要求1所述的一种基于软PLC的数据管理方法，其特征在于，步骤(1)中所述插件管理机制包括以下部分：插件管理文件，定义加载插件、收集数据、调度执行、分发结果、卸载插件五个动作；接口文件，定义对插件内各个功能块接口，包括输入接口的名称、类型，输出接口的名称、类型，以及被调用时执行的函数或功能块名称；插件源码，定义功能块的具体实现过程。3.如权利要求2所述的一种基于软PLC的数据管理方法，其特征在于，所述加载插件的动作仅在软PLC工程编译前执行一次，用于申请内存空间；所述卸载插件的动作仅在软PLC工程运行结束后执行一次，用于释放内存空间；所述收集数据的动作用于收集第一类总线的现场设备数据，采集得到的数据被分类存储至数据字典；所述分发结果的动作用于转运数据处理结果至第二类总线的现场设备收集装置。4.如权利要求3所述的一种基于软PLC的数据管理方法，其特征在于，数据字典由模板自动生成，该模板内定义了遵循DS401、DS402国际标准的字典项，具有可编辑属性；能增加自定义的字典项，包括字典项的名称、类型、长度和访问权限。5.如权利要求3所述的一种基于软PLC的数据管理方法，其特征在于，第一类、第二类总线为EtherCAT、Modbus、NCUC总线的任意两种，总线通讯功能均以插件的形式集成到软PLC环境。6.如权利要求1
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5任一项所述的一种基于软PLC的数据管理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建中，吕晓凡，朱冲，王晓宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：