基于工业物联网的软PLC系统技术方案

基于工业物联网的软PLC系统，包括云平台服务器和控制站点，所述云平台服务器上设置有负载均衡单元、OPC UA数据采集控制实例单元、消息中间件单元、动态缓存单元、软PLC实例单元、控制调度应用单元、调度中心单元；所述控制站点包括云平台连接应用，OPC UA服务器，传感器和执行器，所述控制站点与云平台服务器根据OPC UA通信协议进行数据传输，一个控制站点对应一个或多个软PLC实例单元。应一个或多个软PLC实例单元。应一个或多个软PLC实例单元。

【技术实现步骤摘要】
基于工业物联网的软PLC系统


[0001]本专利技术涉及PLC控制系统，特别涉及基于工业物联网的软PLC系统。

技术介绍

[0002]PLC可分为硬 PLC 和软 PLC。硬 PLC 从严格意义上来说是由硬件或者一块专用的 ASIC 芯片来实现 PLC的指令；而软 PLC是使用PC机或嵌入式控制器作为硬件支撑平台，利用软件实现硬 PLC 的基本功能。
[0003]目前，在离散制造、流程工业制造等领域，工业控制系统一般采用硬PLC控制系统，利用现场总线控制技术把PLC控制器和现场设备连接起来，再利用上位机系统对硬PLC控制系统进行监测和控制，之后把获取到的数据信息传送给企业的管理层。这样组建的系统进行数据交换所需要的时间较长，相互之间的通讯极不便利。
[0004]其次，由于硬PLC控制系统中应用的PLC品牌较多，各个品牌使用的硬件和软件有着很大的差异，无法兼容，给工作人员带来极大不便；同时，硬PLC自动控制系统之间进行信息交换的能力不强，有的PLC品牌没有自主的上位机软件，只能通过其它品牌的上位机进行控制。由于各个品牌的PLC难以兼容，无法把关键的运行信息全部集成到控制主站之中。
[0005]随着软PLC的出现与发展，如何将软PLC技术应用到离散制造、流程工业制造等领域来解决硬PLC存在的问题，一直是大家研究的重点。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术提供一种基于工业物联网的软PLC系统，它兼容性强，交互能力好，能将所有信息集成汇总，并且数据传输快，通讯便利。
[0007]本专利技术是这样实现的：基于工业物联网的软PLC系统，包括云平台服务器和控制站点，所述云平台服务器上设置有负载均衡单元、OPC UA数据采集控制实例单元、消息中间件单元、动态缓存单元、软PLC实例单元、控制调度应用单元、调度中心单元；所述控制站点包括云平台连接应用，OPC UA服务器，传感器和执行器，所述控制站点与云平台服务器根据OPC UA通信协议进行数据传输，一个控制站点对应一个或多个软PLC实例单元；所述负载均衡单元接收来自所有控制站点采集的数据，并将采集的数据传输至OPC UA数据采集实例单元；所述OPC UA数据采集控制实例单元用来保证能够使用OPC UA通信协议传输数据，接收所有来自负载均衡单元的数据，并将数据传输至消息中间件单元；所述消息中间件单元会将来自OPC UA数据采集控制实例单元的数据全部存储至数据库，同时，将需要软PLC实例单元处理的数据写入动态缓存单元；所述动态缓存单元存储来自软PLC实例单元的控制处理命令和消息中间件单元的数据；所述软PLC实例单元用于执行控制程序，读取动态缓存单元的数据并输出控制处理命令，并将控制处理命令依次经OPC UA数据采集控制实例单元、负载均衡单元、控制站点
的OPC UA服务器传输至执行器执行；所述控制调度应用单元负责将控制程序加载到软PLC实例单元中，并指定程序的执行方式；所述调度中心单元负责监视系统的各个软件单元的运行情况，并将运行信息汇总显示。
[0008]优选地，所述控制站点的OPC UA服务器会将传感器采集的数据打上站点标签，不同控制站点的站点标签不同。
[0009]优选地，所述负载均衡单元可以开设多条并联旁路将数据传输至软PLC实例单元，所述并联旁路包括OPC UA数据采集控制实例单元、消息中间件单元和动态缓存单元。
[0010]优选地，所述云服务器上还设置有可视化应用单元和系统管理应用单元。
[0011]一种基于工业物联网的软PLC系统的控制方法，包括下列步骤：1）首先在软PLC实例单元加载控制程序；2）各个控制站点的各类传感器采集数据，并将采集的数据汇总到各个控制站点的OPC UA服务器；3）各个OPC UA服务器将采集的数据打上自己控制站点的站点标签通过上的云平台连接应用通过OPC UA协议传输至云平台服务器上的负载均衡单元，负载均衡单元根据各个控制站点当前采集的数据量，判断是否需要开设并联旁路，并将数据传输到OPC UA数据采集实例单元；4）将OPC UA数据采集实例单元的数据传输至消息中间件单元；5）消息中间件单元将所有数据存储至数据库，同时，将需要软PLC实例单元处理的数据写入动态缓存单元；6）各个软PLC实例单元读取动态缓存单元内带有对应站点标签的数据进行处理，并将控制处理命令反馈至OPC UA数据采集控制实例单元，同时将控制处理命令储存至动态缓存单元；7）OPC UA数据采集控制实例单元将接收的控制处理命令传输至负载均衡模块；8）负载均衡模块根据OPC UA通信协议将控制处理命令通过对应控制站点的OPC UA服务器上的云平台连接应用传输至对应OPC UA服务器上；9）OPC UA服务器控制对应执行器执行控制处理命令。
[0012]本专利技术的优点：（1）本专利技术通过组建高效率、实时的通讯网络来对现场设备进行操控，把企业管理和现场控制进行有效的集成，使控制系统的工作效率以及各类设备的可靠性得到大幅提升。
[0013]（2）本专利技术比传统硬件PLC更容易部署和改进，而且本专利技术的兼容性强，交互能力好，可以解决硬PLC品牌较多，每个品牌的硬件和软件之间兼容性差，运维人员的日常维护工作复杂的问题。
[0014]（3）本专利技术的冗余成本远远低于硬件PLC系统，可以大大节约系统建设成本。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的系统总体框架图；
图2是本专利技术中软PLC实例单元嵌入工控机的系统框图；图3是本专利技术软PLC实例模块在云端或工控机上的部署架构图；图4是本专利技术软PLC实例模块在嵌入式系统上的部署架构图。
具体实施方式
[0016]参见图1，基于工业物联网的软PLC系统，包括云平台服务器和控制站点，系统的内部操作和扩展系统的应用程序和服务等功能由PaaS平台实现，平台使用微服务架构。所述云平台服务器上设置有负载均衡单元、OPC UA数据采集控制实例单元、消息中间件单元、动态缓存单元、软PLC实例单元、控制调度应用单元、调度中心单元，所述云服务器上还设置有可视化应用单元和系统管理应用单元，操作人员可以通过可视化应用单元修改应用于软PLC实例单元的控制程序，系统管理应用单元是用于用户账号管理以及对数据库的数据进行增加、删除、修改、查询等操作。所述控制站点包括云平台连接应用，OPC UA服务器，传感器和执行器，所述控制站点的OPC UA服务器会将传感器采集的数据打上站点标签，不同控制站点的站点标签不同。所述控制站点与云平台服务器根据OPC UA通信协议进行数据传输，一个控制站点对应一个或多个软PLC实例单元。
[0017]所述负载均衡单元接收来自所有控制站点采集的数据，并将采集的数据传输至OPC UA数据采集实例单元。
[0018]所述OPC UA数据采集控制实例单元用来保证能够使用OPC UA通信协议传输数据，接收所有来自负载均衡单元的数据，并将数据传输至消息中间件单元，所述负载均衡单元可以开设多条并联旁路将数据传输至软PLC实例单元，所述并联旁路包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于工业物联网的软PLC系统，包括云平台服务器和控制站点，其特征在于：所述云平台服务器上设置有负载均衡单元、OPC UA数据采集控制实例单元、消息中间件单元、动态缓存单元、软PLC实例单元、控制调度应用单元、调度中心单元；所述控制站点包括云平台连接应用，OPC UA服务器，传感器和执行器，所述控制站点与云平台服务器根据OPC UA通信协议进行数据传输，一个控制站点对应一个或多个软PLC实例单元；所述负载均衡单元接收来自所有控制站点采集的数据，并将采集的数据传输至OPC UA数据采集实例单元；所述OPC UA数据采集控制实例单元用来保证能够使用OPC UA通信协议传输数据，接收所有来自负载均衡单元的数据，并将数据传输至消息中间件单元；所述消息中间件单元会将来自OPC UA数据采集控制实例单元的数据全部存储至数据库，同时，将需要软PLC实例单元处理的数据写入动态缓存单元；所述动态缓存单元存储来自软PLC实例单元的控制处理命令和消息中间件单元的数据；所述软PLC实例单元用于执行控制程序，读取动态缓存单元的数据并输出控制处理命令，并将控制处理命令依次经OPC UA数据采集控制实例单元、负载均衡单元、控制站点的OPC UA服务器传输至执行器执行；所述控制调度应用单元负责将控制程序加载到软PLC实例单元中，并指定程序的执行方式；所述调度中心单元负责监视系统的各个软件单元的运行情况，并将运行信息汇总显示。2.根据权利要求1所述的基于工业物联网的软PLC系统，其特征在于：所述控制站点的OPC UA服务器会将传感器采集的数据打上站点标签，不同控制站点的站点标签不同。3.根据权利要求1所述的基于工业...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊宏，陈冲，丁盼，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：