一种现场设备的组态方法及装置、组网方法和PLC控制器与流程

本发明涉及工业自动化领域，尤其涉及一种现场设备的组态方法及装置、组网方法和plc控制器。

背景技术：

1、图1a示出了传统的工业自动化工程部署的流程，使用组态软件提前完成组态，需要明确工业自动化网络中的每个设备类型、角色和设备能力；基于组态软件进行组态时，需要提前导入该工程支持的所有设备的设备描述信息文件，使得组态软件可以提前获得设备列表，并对每个设备的基本参数和数据范围有明确的定义和预置，组态操作时需要提前根据导入的设备列表进行选择和确认，组态操作过程中会逐个或批量方式选择导入组态所需的所有设备，进行相关设置后进行编译下装到控制器上。控制器与现场设备连接和建立通信连接后，被组态的终端设备按照预定的逻辑程序完成工业生产和业务处理。

2、这种传统的组态过程由于需要提前导入工程部署所需所有设备的描述文件，当工程复杂设备数量较多时，不仅工作量繁琐，需要对每个设备的操作也容易引发组态错误导致重新编译和实施的工作，对于系统集成商或工程设计部署者而言，不仅工作效率无法提高，也容易引入错误；另外，对于具有智能化升级改造的工业自动化产线，需要调整工程组态来切换生产线或工艺流程时，传统的组态方法通常需要采用冷起动和重新组态编译下装完成新的工艺流程组态，无法实现灵活的柔性生产过程部署。

3、基于传统的现场总线进行组态或工程部署时，由于带宽低实时性差，无法在设备运行过程中获取大量的设备描述信息，可能会影响到产线的正常运行。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种现场设备的组态方法及装置、组网方法和plc控制器。本发明实施例的技术方案基于现场设备类型的设备描述模板完成现场设备组态，下装组态的工程文件值plc控制器；在组态的现场设备上线后获得设备描述信息，完该设备初始化，再根据plc控制器下发的启动指令开始运行该设备。工程首次组态时因为只需要导入工程所需设备类型的设备描述模板，而不用导入所有设备的描述信息文件，不仅极大降低组态操作和维护工作的难度，也为工程的柔性生产提供了必要的条件。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种现场设备的组态方法，包括：根据待组态的现场设备类型对应的设备描述模板对现场设备进行组态；对所述组态的结果进行编译，并对所用的设备描述模板进行模板实例化，获得所述组态的工程文件；下装所述工程文件至plc控制器。

3、由上，通过在工程首次组态时只导入工程所需设备类型的设备描述模板，而不用导入所需设备类型的所有设备的描述信息文件，不仅极大降低组态操作和维护工作的难度，也为工程的柔性生产提供了必要的条件。

4、在第一方面的一种可能实施方式中，每个类型的现场设备的设备描述模板包括该类型的现场设备的下列信息集合：设备类信息、参数类信息、实时数据类信息和告警数据类信息。

5、由上，通过设备描述模板包括该类型的现场设备的设备类信息、参数类信息、实时数据类信息和告警数据类信息，实现对该类型的设备信息数据全集覆盖，以支持任该类型的任一设备。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种现场设备的组网方法，包括：运行根据第一方面的任一实施方式获得的工程文件；在每个现场设备上线后，plc控制器接收每个现场设备分别上报的设备描述信息；plc控制器根据该现场设备的设备描述信息对该现场设备进行设备信息实例化，完成该设备的初始化；plc控制器启动运行每个经过初始化的现场设备，以完成组网。

7、由上，获得基于现场设备类型的设备描述模板完成的组态的工程文件，在组态的现场设备上线后获得设备描述信息完该设备初始化，实现现场设备组网。通过使用基于现场设备类型的设备描述模板完成的组态的工程文件进行组网，便于现场设备的动态变化，为工程的柔性生产提供了必要的条件。

8、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：在每个现场设备上线后，通过宽带工业总线从该设备获得该设备的设备描述信息。在一些实施例中，所述plc控制器配置所述宽带工业总线的主站，各现场设备连接所述宽带工业总线的从站模块。

9、由上，利用宽带工业总线的高带宽、高实时和多节点的特点，从而可以从多个现场设备获得每个现场设备的详细设备描述信息，以实时实现现场设备的初始化，以便于快速启动组网。

10、在第二方面的一种可能实施方式中，每个现场设备的设备描述信息根据该设备类型的设备描述模板生成，并以固件形式写入该设备中。

11、由上，基于设备描述模板生成设备描述信息，可以用来进行设备信息实例化，通过把设备描述信息以固件方式写入设备，无需单独提供设备描述信息文件。

12、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：运行所述工程文件时，对所述工程文件中各现场设备的实例化模板进行冗余检查和冗余备份；和/或在每个现场设备初始化时，根据该设备上报的设备描述信息对该设备的实例化模板进行冗余检查和冗余备份；和/或在每个现场设备运行时，基于各运行的现场设备的运行数据检查该设备的实例化模板的完整性和正确性。

13、由上，通过对实例化模板检查和备份，以实现对实例化模板的冗余管理，以便在动态设备入网时进行同步。

14、在第二方面的一种可能实施方式中，还包括：在完成组网后有新现场设备加入时，当运行的组态中无该设备的实例化模板时，从备份的实例化模板库中获取该设备的实例化模板；当运行的组态中有该设备的实例化模板时，该设备直接启动运行。

15、由上，通过备份的实例化模板实现动态设备无需组态就可以同步入网。

16、第三方面，本发明实施例提供了一种现场设备的组态装置，包括：设备组态模块，用于根据待组态的现场设备类型对应的设备描述模板对现场设备进行组态；组态编译模块，用于对所述组态的结果进行编译，并对所用的设备描述模板进行模板实例化，获得组态的工程文件；组态下装模块，用于下装所述工程文件至plc控制器。

17、由上，通过在工程首次组态时只导入工程所需设备类型的设备描述模板，而不用导入所需设备类型的所有设备的描述信息文件，不仅极大降低组态操作和维护工作的难度，也为工程的柔性生产提供了必要的条件。

18、在第三方面的一种可能实施方式中，每个类型的现场设备的设备描述模板包括该类型的现场设备的下列信息集合：设备类信息、参数类信息、实时数据类信息和告警数据类信息。

19、由上，通过设备描述模板包括该类型的现场设备的设备类信息、参数类信息、实时数据类信息和告警数据类信息，实现对该类型的设备信息数据全集覆盖，以支持任该类型的任一设备。

20、第四方面，本发明实施例提供了一种plc控制器，包括：组态运行模块，用于运行根据第一方面任一实施方式获得的工程文件；信息获取模块，用于在每个现场设备上线后，plc控制器接收每个现场设备分别上报的设备描述信息；设备初始化模块，用于plc控制器根据该现场设备的设备描述信息对该现场设备进行设备描述信息实例化，完成该设备的初始化；设备运行模块，用于plc控制器启动运行每个经过初始化的现场设备，以完成组网。

21、由上，通过在工程首次组态时只导入工程所需设备类型的设备描述模板，而不用导入所有设备的描述信息文件，不仅极大降低组态操作和维护工作的难度，也为工程的柔性生产提供了必要的条件。

22、在第四方面的一种可能实施方式中，所述plc控制器通过宽带工业总线(autbus总线)连接现场设备，所述plc控制器配置宽带工业总线的主站模块，现场设备连接宽带工业总线的从站模块。

23、在第四方面的一种可能实施方式中，所述设备初始化模块还用于在每个现场设备上线后，通过宽带工业总线从该设备获得该设备的设备描述信息。

24、由上，利用宽带工业总线的高带宽、高实时和多节点的特点，从而可以从多个现场设备获得每个现场设备的详细设备描述信息，以实时实现现场设备的初始化，以便于快速启动组网。

25、在第四方面的一种可能实施方式中，每个现场设备的设备描述信息根据该设备类型的设备描述模板生成，并以固件形式写入该设备中。

26、由上，基于设备描述模板生成设备描述信息，可以用来进行设备信息实例化，通过把设备描述信息以固件方式写入设备，无需单独提供设备描述信息文件。

27、在第四方面的一种可能实施方式中，还包括：冗余同步模块；冗余同步模块用于运行组态的工程文件时，对组态的工程文件中各现场设备的实例化模板进行冗余检查和冗余备份；和/或冗余同步模块用于在每个现场设备初始化时，根据该设备上报的设备描述信息对该设备的实例化模板进行冗余检查和冗余备份；和/或冗余同步模块用于在每个现场设备运行时，基于各其运行数据检查该设备的实例化模板的完整性和正确性。

28、由上，通过对实例化模板检查和备份，以实现对实例化模板的冗余管理，以便在动态设备入网时进行同步。

29、在第四方面的一种可能实施方式中，冗余同步模块还用于在完成组网后有新现场设备加入时，当运行的组态中无该设备的实例化模板时，从备份的实例化模板库中获取该设备的实例化模板；当运行的组态中有该设备的实例化模板时，该设备直接启动运行。

30、由上，通过备份的实例化模板实现动态设备无需组态就可以同步入网。

31、第五方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括，

32、总线；

33、通信接口，其与所述总线连接；

34、至少一个处理器，其与所述总线连接；以及

35、至少一个存储器，其与所述总线连接并存储有程序指令，所述程序指令当被所述至少一个处理器执行时使得所述至少一个处理器执行本发明第一方面或第二方面任一所述实施方式。

36、第六方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机执行本发明第一方面或第二方面任一所述实施方式。