安全可编程逻辑控制器通信系统和通信方法与流程

本发明涉及通信技术应用领域，具体而言，涉及一种安全可编程逻辑控制器通信系统和通信方法。
背景技术：
：安全可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，简称PLC)系统在输油输气管道监控应用当中，由于管道距离长，多个安全PLC系统会延管道分布在不同的位置且距离较远，因此需要安全PLC系统间相互快速的通讯以在系统间构成安全控制回路来满足对响应时间的要求。针对上述由于相关技术中缺少对多个PLC系统间通信的方法导致的无法满足PLC之间的通信需求的问题，目前尚未提出有效的解决方案。技术实现要素：本发明实施例提供了一种安全可编程逻辑控制器通信系统和通信方法，以至少解决由于相关技术中缺少对多个PLC系统间通信的方法导致的无法满足PLC之间的通信需求的技术问题。根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通信方法，包括：接收从站发送的数据信息；解析数据信息，得到从站的运行状态信息；依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息。可选的，接收从站发送的数据信息，包括：在数据信息包括地址请求信息的情况下，接收从站发送的广播信息，其中，广播信息携带地址请求信息，地址请求信息包括从站的站地址。进一步地，可选的，在运行状态信息包括地址分配信息的情况下，解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：解析地址请求信息，得到从站的站地址；依据站地址分配对应的端口地址，得到地址分配信息，其中，依据站地址分配对应的端口地址，得到地址分配信息包括：依据预先获取的系统组态和从站的拨码开关得到。可选的，依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：向从站发送地址分配信息。进一步地，可选的，在向从站发送地址分配信息之后，方法还包括：接收从站依据地址分配信息发送的应答报文；依据应答报文，存储从站的地址信息，并向从站发送确认报文。可选的，在接收从站发送的数据信息之前，方法还包括：依据预设周期向从站发起轮询请求。进一步地，可选的，接收从站发送的数据信息包括：在数据信息包括从站采集的数据的情况下，通过对同一线路中的不同通信端口接收从站依据轮询请求返回的采集的数据。可选的，解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：在运行状态信息包括数据处理结果的情况下，依据预设逻辑运算计算数据，得到数据处理结果。进一步地，可选的，依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：封装数据处理结果，得到数据响应信息；向从站反馈数据响应信息。可选的，接收从站发送的数据信息包括：在数据信息包括从站的运行状态时，接收从站发送的运行状态，运行状态用于指示从站是否发生故障。进一步地，可选的，解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：解析运行状态，在从站的链路发生故障的情况下，得到从站链路修复后的更新的通信端口地址；存储通信端口地址，更新从站通信端口与主站通信端口的映射关系，并将更新后的映射关系作为运行状态信息。可选的，依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：向从站反馈更新后的映射关系。可选的，方法还包括：在主站中的主控模块故障的情况下，依据预设链路表更新与故障的主控模块连接的从站的通信端口的映射关系，并将上述故障的主控模块作为备用控制模块。根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种安全可编程逻辑控制器通信系统，应用于监控输送管道，包括：主站和从站；其中，主站，用于依据预设轮询机制向从站发送请求指令；从站，与主站连接，用于接收主站发送的请求指令，依据请求指令采集数据，并计算数据，向主站反馈数据对应的计算结果。可选的，主站包括：处理单元和传输通道，其中，处理单元，与传输通道连接，用于接收从站反馈的数据，并通过逻辑运算计算数据，输出对应数据的计算结果。进一步地，可选的，处理单元包括：第一主控模块和第二主控模块，其中，第一主控模块，用于配置从站中对应控制模块的地址，并依据地址接收控制模块采集的线路数据；第二主控模块，用于复制第一主控模块的功能，以使得在第一主控模块宕机的情况下，接收对应第一主控模块的控制模块反馈的计算结果。可选的，传输通道包括：通信端口，其中，通信端口的输入端与从站的传输通道的输出端连接，通信端口的输出端与第一主控模块和/或第二主控模块连接，用于与对应的从站中的控制模块通信，通信包括：发送请求指令、接收对应请求指令的应答反馈、接收地址配置请求。可选的，处理单元包括：操作系统模块，用于控制第一主控模块和/或第二主控模块。可选的，从站包括：传输通道、比较器和处理单元，其中，传输通道，用于采集各个线路上的数据；比较器，与传输通道的输出端连接，用于对各个线路上的数据进行比较，输出比较结果；处理单元的输入端与比较器的输出端连接，用于计算比较结果。进一步地，可选的，安全可编程逻辑控制器通信系统还包括：采集器和执行器，其中，采集器的输入端与各个线路连接，用于采集各个线路上的数据；采集器的输出端与从站连接，用于向从站发送各个线路上的数据；执行器的输入端通过传输通道，与从站连接，用于接收从站表决后的计算结果。在本发明实施例中，通过接收从站发送的数据信息；解析数据信息，得到从站的运行状态信息；依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信，达到了多个PLC系统间通信的目的，从而实现了提升PLC通信效率的技术效果，进而解决了由于相关技术中缺少对多个PLC系统间通信的方法导致的无法满足PLC之间的通信需求的技术问题。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是本申请实施例提供的通信方法的流程示意图；图2是本申请实施例提供的安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图3是本申请实施例提供的一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图4是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图5是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统中的信息交互示意图；图6是本申请实施例提供的又一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图7是本申请实施例提供的又一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图8是本申请实施例提供的再一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图；图9是本申请实施例提供的一种安全可编程逻辑控制器通信系统中链路的结构示意图；图10是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统中链路的结构示意图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例一根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通信方法，图1是本申请实施例提供的通信方法的流程示意图，包括：步骤S102，接收从站发送的数据信息；步骤S104，解析数据信息，得到从站的运行状态信息；步骤S106，依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息。本申请实施例提供的通信方法中，通过接收从站发送的数据信息；解析数据信息，得到从站的运行状态信息；依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信，达到了多个PLC系统间通信的目的，从而实现了提升PLC通信效率的技术效果，进而解决了由于相关技术中缺少对多个PLC系统间通信的方法导致的无法满足PLC之间的通信需求的技术问题。具体的，本申请实施例提供的通信方法包括三个部分，即，1.地址分配；2.两重化设计；3.冗余机制。第一部分：地址分配；可选的，步骤S102中接收从站发送的数据信息，包括：在数据信息包括地址请求信息的情况下，接收从站发送的广播信息，其中，广播信息携带地址请求信息，地址请求信息包括从站的站地址。进一步地，可选的，在运行状态信息包括地址分配信息的情况下，步骤S104中解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：解析地址请求信息，得到从站的站地址；依据站地址分配对应的端口地址，得到地址分配信息，其中，依据站地址分配对应的端口地址，得到地址分配信息包括：依据预先获取的系统组态和从站的拨码开关得到。可选的，步骤S106中依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：向从站发送地址分配信息。进一步地，可选的，在向从站发送地址分配信息之后，本申请实施例提供的通信方法还包括：接收从站依据地址分配信息发送的应答报文；依据应答报文，存储从站的地址信息，并向从站发送确认报文。第二部分：两重化设计；可选的，在步骤S102中接收从站发送的数据信息之前，本申请实施例提供的通信方法还包括：依据预设周期向从站发起轮询请求。进一步地，可选的，步骤S102中接收从站发送的数据信息包括：在数据信息包括从站采集的数据的情况下，通过对同一线路中的不同通信端口接收从站依据轮询请求返回的采集的数据。可选的，步骤S104中解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：在运行状态信息包括数据处理结果的情况下，依据预设逻辑运算计算数据，得到数据处理结果。进一步地，可选的，步骤S106中依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：封装数据处理结果，得到数据响应信息；向从站反馈数据响应信息。第三部分：冗余设计；可选的，步骤S102中接收从站发送的数据信息包括：在数据信息包括从站的运行状态时，接收从站发送的运行状态，运行状态用于指示从站是否发生故障。进一步地，可选的，步骤S104中解析数据信息，得到从站的运行状态信息，包括：解析运行状态，在从站的链路发生故障的情况下，得到从站链路修复后的更新的通信端口地址；存储通信端口地址，更新从站通信端口与主站通信端口的映射关系，并将更新后的映射关系作为运行状态信息。可选的，步骤S106中依据运行状态信息，向从站反馈对应的数据响应信息包括：向从站反馈更新后的映射关系。可选的，本申请实施例提供的通信方法还包括：在主站中的主控模块故障的情况下，依据预设链路表更新与故障的主控模块连接的从站的通信端口的映射关系，并将上述故障的主控模块作为备用控制模块。实施例二根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种安全可编程逻辑控制器通信系统，图2是本申请实施例提供的安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图，应用于监控输送管道，包括：主站12和从站14；其中，主站12，用于依据预设轮询机制向从站发送请求指令；从站14，与主站12连接，用于接收主站发送的请求指令，依据请求指令采集数据，并计算数据，向主站反馈数据对应的计算结果。可选的，主站12包括：处理单元和传输通道，其中，处理单元，与传输通道连接，用于接收从站反馈的数据，并通过逻辑运算计算数据，输出对应数据的计算结果。进一步地，可选的，处理单元包括：第一主控模块和第二主控模块，其中，第一主控模块，用于配置从站中对应控制模块的地址，并依据地址接收控制模块采集的线路数据；第二主控模块，用于复制第一主控模块的功能，以使得在第一主控模块宕机的情况下，接收对应第一主控模块的控制模块反馈的计算结果。可选的，传输通道包括：通信端口，其中，通信端口的输入端与从站的传输通道的输出端连接，通信端口的输出端与第一主控模块和/或第二主控模块连接，用于与对应的从站中的控制模块通信，通信包括：发送请求指令、接收对应请求指令的应答反馈、接收地址配置请求。可选的，处理单元包括：操作系统模块，用于控制第一主控模块和/或第二主控模块。可选的，从站包括：传输通道、比较器和处理单元，其中，传输通道，用于采集各个线路上的数据；比较器，与传输通道的输出端连接，用于对各个线路上的数据进行比较，输出比较结果；处理单元的输入端与比较器的输出端连接，用于计算比较结果。进一步地，可选的，安全可编程逻辑控制器通信系统还包括：采集器和执行器，其中，采集器的输入端与各个线路连接，用于采集各个线路上的数据；采集器的输出端与从站连接，用于向从站发送各个线路上的数据；执行器的输入端通过传输通道，与从站连接，用于接收从站表决后的计算结果。基于上述，本申请实施例提供的安全可编程逻辑控制器通信系统具体如下：安全PLC系统间通讯连接拓扑如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图：安全PLC系统间通讯使用以太网，通讯任务由个系统中的主控模块负责，主控模块冗余配置，每个控制器提供四个以太网接口(A1、A2、B1、B2)，实现安全回路两重化结构的同时实现通讯链路冗余。A1和B1、A2和B2各为冗余关系，A1和B1与A2和B2间为两重化关系。在现场部署时使用标准的网络设备，如交换机或者路由器。通讯协议基于主从轮询，多个安全PLC系统中指定一个系统作为主站，其余系统均为从站，主站主动的周期性的对所有从站进行访问，只有当主站对某个从站进行访问时，这个从站才能被动的往总线上发送数据报文，在主站没有对其进行访问的情况下，从站只进行自己系统内部的数据采集和处理，不向总线上发送数据。1.地址分配安全PLC系统间通讯是基于以太网的主从轮询，因此每个从站的以太网接口都具有独一无二的IP地址，以此来识别主站是否对自己进行访问。在通讯初始化时需要给所有的系统分配IP地址，主站的IP地址由人工配置，从站的IP地址由主站根据从站的站地址自动分配，从站的站地址由各从站内的拨码开关确定并与系统组态一致，从站的站地址也是独一无二的(从站系统内两个主控模块对应两个不同的从站地址)，主站根据组态信息获得站地址信息。当系统组态完成后，不允许再加入新的设备，因为主站不会再给新的设备分配IP地址。如图4所示，图4是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图，安全PLC系统1为主站，安全PLC系统2为从站。主站根据内部分配算法给从站分配IP地址并保证IP地址的唯一性。主站和从站的IP地址分配如表1所示。表1各从站以太网接口的IP地址分配在各自链路(A1，B1，A2，B2)上独立同时进行，分配机制相同。以从站3的以太网接口A1(用S3_A1表示)的IP地址分配为例，包括5个步骤，图5是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统中的信息交互示意图，如图5所示：(1)S3_A1发送广播包，请求主站分配IP地址，广播包中使用自己的站地址3以便主站识别是哪个从站的请求；(2)主站收到请求IP地址的广播包后，根据广播包中的站地址3，从IP地址分配表中取站地址对应的IP地址(IP3.1)和主站的IP地址(IP1.1)，以单播发送，单播包中仍然包含后该从站的站地址3；(3)S3_A1收到单播包，解析广播包中的从站地址，如果地址与自己的站地址一致，则将该包中的IP地址(IP3.1和IP1.1)保存，然后向主控发送应答，应答报文中不再使用从站的站地址，而是使用获得的IP地址(IP3.1)作为源地址，使用主站的IP地址(IP1.1)作为目的地址；(4)主站收到S3-A1的确认报文，在IP地址分配表中标记该IP地址分配成功，然后向S3_A1发送确认报文(使用IP地址)；(5)S3_A1收到主站确认报文后，在该链路上不再请求，处于静默状态，等待正常运行时被主站轮询。2.两重化设计多PLC系统间够成安全控制回路(采集->传输->运算->传输->输出)采用两重化设计。如图6所示，图6是本申请实施例提供的又一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图，安全PLC系统2作为从站，两重化采集通道同时采集现场的数据并在各通道内对采集结果进行比较，比较结果通过两重化的传输通道传送至其系统内部双重化处理单元；安全PLC系统1作为主站，通过两重化的传输通道读取采集数据，对采集的数据在两重化的处理单元中进行逻辑运算；运算的结果通过两重化的通道传输至安全PLC系统3的两重化处理单元，再由处理单元通过两重化的传输通道传输至两重化的输出通道，两重化的输出通道根据各自得到的数据进行表决，将表决结果输出给执行器。在两重化的安全控制回路中，对回路的每个单元工作状态进行诊断，诊断的结果也会对安全PLC系统3最终的输出结果产生影响，避免因安全控制回路的失效而无法执行安全功能。3.冗余机制多安全PLC系统间以主从轮询机制通讯，通讯网络和主控模块支持冗余配置。如图4中所示，A和B均为冗余关系，1和2均为两重化关系，两重化关系的同时运行。安全PLC系统内部的两个主控模块的主备状态由两个模块根据自己和对方的诊断信息决定。主站根据分配好的IP地址建立通讯链路映射表，在通讯时根据各链路状态从映射表选择对应链路通讯。基于冗余配置和两重化结构，主站为每个从站维护16条通讯链路，如表2所示。运行时主站中主控模块根据链路状态和模块状态选择相应的链路进行通讯。表2链路映射关系链路映射关系11.1<＝＝>3.191.1<＝＝>4.121.2<＝＝>3.2101.2<＝＝>4.231.3<＝＝>3.3111.3<＝＝>4.341.4<＝＝>3.4121.4<＝＝>4.452.1<＝＝>3.1132.1<＝＝>4.162.2<＝＝>3.2142.2<＝＝>4.272.3<＝＝>3.3152.3<＝＝>4.382.4<＝＝>3.4162.4<＝＝>4.41)正常通讯：如图7所示，图7是本申请实施例提供的又一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图，系统启动后，主站中的主控A为主模块，主控B为备模块(主站中的主模块负责发送请求报文、接收应答报文和运算，备模块只负责接收应答报文和运算)；从站中的主控A为主模块，主控B为备模块；主站中的主控A选择链路1和链路3为主链路，在这两个链路上同时发送单播请求报文。从站中的主控A收到报文，在链路1和链路3上同时发送广播应答报文，主站中的主控A收到应答报文，主站中的主控B在链路5和链路7上也会收到此广播应答报文。主站同时在其他链路上发送诊断信息报文，以此来维护其他链路的状态。2)网络故障情况下的通讯：如图8所示，图8是本申请实施例提供的再一种安全可编程逻辑控制器通信系统的结构示意图，如果链路1故障且链路2正常，则切换到链路2上，主站中的主控A选择链路2和链路3为主链路，在这两个链路上同时发送单播请求报文。从站中的主控A收到请求报文，链路2和链路3上同时发送广播应答报文，主站中的主控A收到应答报文，主站中的主控B在链路6和链路7上也会收到广播应答报文。主站同时在其他链路上发送诊断信息报文，以此来维护其他链路的状态。其他互为冗余关系的链路切换原理同链路1到链路2的切换。3)主控模块的冗余切换a.主站中主控模块切换：如图9所示，图9是本申请实施例提供的一种安全可编程逻辑控制器通信系统中链路的结构示意图，如果主站中的主控A故障(CPU1故障、CPU2故障、A1和B1同时故障、A2和B2同时故障，其中之一发生)，则主站中主控模块发生切换，主控A降为从，主控B升为主，主控B根据链路状态选择相应链路轮询访问从站。通讯原理及切换与主控A相同。b从站中的主控切换：如图10所示，图10是本申请实施例提供的另一种安全可编程逻辑控制器通信系统中链路的结构示意图，如果从站中主控A故障(cPU1故障、CPU2故障、A1和B1同时故障，A2和B2同时故障，其中之一发生)，主控A和主控B发生切换，主控A降从，主控B升主，并在主站通过相应链路轮询主控B时，向主站发送应答信息。从站主控模块的应答报文包含其当前主从状态，主站解析报文中此状态信息来决定相应的操作。在本申请实施例提供的安全可编程逻辑控制器通信系统中在安全PLC系统间实现两重化安全控制回路，提高安全性；通讯使用基于100M以太网的主从轮询机制，降低系统响应时间。通讯采用链路和模块双冗余结构，提高通讯的可靠性；综上在安全PLC系统间实现两重化控制回路，提高安全性；通讯使用基于100M以太网的主从轮询机制，降低系统响应时间。通讯采用链路和模块双冗余结构，提高通讯的可靠性。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-0nlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3