一种plc图形化组态设计系统和方法
【专利摘要】本发明涉及一种PLC图形化组态设计系统和方法，该系统包括：硬件组态单元、配置单元和存储单元；其中硬件组态单元用于以图形形式在主界面上显示PLC机架，所述PLC机架由CPU模块、10模块和通讯扩展模块组成；所述配置单元用于基于.NET平台，并在所述主界面上CPU模块、10模块或通讯扩展模块的图形被选中时自动生成对应的模块代码，并将所述模块代码存储到所述存储单元。本发明以图形形式在主界面上显示PLC机架，将PLC的各个模块组态形象地显示出来，提高了系统的可视化和易用性。
【专利说明】一种PLC图形化组态设计系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及PLC【技术领域】，更具体地说，涉及一种PLC图形化组态设计系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 目前的中大型PLC产品上位机编程软件多数都只有树形结构的配置界面，用户主 要通过树形结构来配置10扩展模块等模块。请参阅图1，为现有一种PLC产品上位机编程 软件界面图。如图1所示，在该编程软件界面的左侧给出了树形结构101，用户需要在通过 该树形结构101去配置10扩展模块和通讯以及其它特殊模块。
[0003] 该PLC编程软件具有以下三方面缺陷。第一、可视化效果差；用户很难根据编程 软件识别出整个系统的拓扑，而且需更改设备时比较繁琐。第二、易用性较差；编程时整体 感不强，用户难于快速掌握导致对编程人员对该软件的技术要求较高。第三、在线监控效果 差；系统运行时很难通过界面形象的显示出当前模块及系统的运行状态与诊断信息。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有PLC编程软件的易用性差的缺陷，提供 一种易用性强的PLC图形化组态设计系统和方法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PLC图形化组态设计系 统，包括：硬件组态单元、配置单元和存储单元，其中：
[0006] 所述硬件组态单元用于以图形形式在主界面上显示PLC机架，所述PLC机架由CPU 模块、10模块和通讯扩展模块组成；
[0007] 所述配置单元用于基于.NET平台，并在所述主界面上的CPU模块、10模块或通讯 扩展模块的图形被选中时生成对应的配置窗口，并根据所述配置窗口输入的配置信息自动 生成对应的模块代码，以及将所述模块代码存储到所述存储单元。
[0008] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述硬件组态单元在主界面显 示的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且所述主机架包括CPU模块及多个10模块，所述 扩展机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且所述通讯扩展模块与所述CPU模块之间具 有连接线。
[0009] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述系统还包括用于在所述主 界面上以图形形式显示网络组态的网络组态单元，所述网络组态包括多个网络设备及网络 设备间的网络拓扑。
[0010] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述网络拓扑的总线形式包括 MODBUS、MODBUS-TCP、CANOpen、PR0FIBUS-DP 和 EtherCAT。
[0011] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述系统还包括用于以树形结 构显示PLC及网络拓扑组成的树形显示单元，且该树形显示单元将所述硬件组态单元或网 络组态单元在主界面显示的图形对应的部分在树形结构中突出显示。
[0012] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述网络组态单元还用于对每 种总线形式的网络拓扑进行主站与从站的参数配置。
[0013] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计系统中，所述系统还包括状态监测单 元，用于在PLC运行时从PLC获得各部分的状态信息及实时诊断信息，并根据所述状态信息 及实时诊断信息调整主界面上显示的PLC机架或网络组态。
[0014] 本发明还提供了一种PLC图形化组态设计方法，包括以下步骤：
[0015] (a)以图形形式在主界面上显示PLC机架，所述PLC机架由CPU模块、10模块和通 讯扩展模块组成；
[0016] (b)基于.NET平台，在所述主界面上的CPU模块、10模块或通讯扩展模块的图形 被选中时生成对应的配置窗口，并根据所述配置窗口输入的配置信息自动生成对应的模块 代码，以及将所述模块代码进行存储。
[0017] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计方法中，所述步骤（a)中，在主界面显示 的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且所述主机架包括CPU模块及多个10模块，所述扩 展机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且所述通讯扩展模块与所述CPU模块之间具有 连接线。
[0018] 在根据本发明所述的PLC图形化组态设计方法中，该方法还包括：在所述主界面 上以图形形式显示网络组态，所述网络组态包括多个网络设备及网络设备间的网络拓扑。
[0019] 实施本发明的PLC图形化组态设计系统和方法，具有以下有益效果：本发明通过 以图形形式在主界面上显示PLC机架，将PLC的各个模块组态形象地显示出来，提高了系统 的可视化和易用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0021] 图1为现有一种PLC产品上位机编程软件界面图；
[0022] 图2为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计系统的模块框图；
[0023] 图3为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计系统的主界面示意图；
[0024] 图4为根据本发明的PLC图形化组态设计系统的总线选择示意图；
[0025] 图5为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计系统的网络组态示意图；
[0026] 图6为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计方法的流程图。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。
[0028] 请参阅图2,为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计系统的模块框图。如 图2所示，该实施例提供的PLC图形化组态设计系统包括：硬件组态单元10、配置单元20和 存储单元30。
[0029] 请结合参阅图3,为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计系统的主界面 示意图。硬件组态单元10用于以图形形式在主界面上显示PLC机架，该PLC机架由CPU模 块201、10模块202和通讯扩展模块203组成。例如在图3的主界面中以图形显示了 PLC 的这些功能模块。本发明适用于属于模块型结构产品的中型PLC产品，例如汇川公司生产 的中型PLC产品。该PLC产品分为CPU模块、10模块和通讯扩展模块。硬件组态单元10在 主界面显示的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且主机架包括CPU模块及多个10模块， 扩展机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且通讯扩展模块与CPU模块之间具有连接 线。如图3中在主机架210中以图形显示了 CPU模块201和多个10模块202。例如在主机 架210由CPU模块201控制可扩展的16个10模块202,如需更多的扩展可增加扩展机架， 如第一扩展机架220和第二扩展机架230。每个扩展机架中包括通讯扩展模块203和多个 10模块202,且通过通讯扩展模块203与CPU模块201连接。扩展机架同样可以扩展16个 10模块202,最多可增设125个扩展机架。
[0030] 配置单元20基于.NET平台，在主界面上CPU模块201、10模块202或通讯扩展模 块203的图形被选中时生成对应的配置窗口，并根据配置窗口输入的配置信息自动生成对 应的模块代码，以及将该模块代码存储到存储单元30中。这些代码将用于对PLC进行配置 以实现预期的功能。请参阅图4,本发明的PLC图形化组态设计系统还可以在扩展机架时选 择通过哪种通讯总线进行机架扩展。如图4中可以通过在配置窗口 206中选择通讯总线进 行机架扩展。
[0031] 在本发明的优选实施例中，PLC图形化组态设计系统还包括网络组态单元，用于在 主界面上以图形形式显示网络组态。这些网络组态包括多个网络设备及网络设备间的网 络拓扑，主要显示整个网络包括但不限于MODBUS、MODBUS-TCP、CANOpen、PR0FIBUS-DP和 EtherCAT几种总线的网络拓扑。请参阅图5,为根据本发明优选实施例的PLC编程界面的 网络组态示意图。图5中所示，网络组态单元可以形象的将这几种总线形式的网络拓扑形 象的排列到主界面中。用户可以选择这几种总线是否应用，而且还可以对每种总线形式的 网络拓扑进行主站与从站的参数配置。图5中除了各个主站的网络组态之外，还示出了从 站的网络组态，例如PR0FIBUS-DP从站207和EtherCAT从站208。
[0032] 在本发明的优选实施例中，该系统还包括用于以树形结构显示PLC及网络拓扑组 成的树形显示单元。该树形显示单元将硬件组态单元10或网络组态单元在主界面显示的 图形对应的部分在树形结构中突出显示。例如，图3和图5中在主界面的左侧还提供有树 形结构204,会自动排列出当前可选择模块，用户只需用鼠标将备选模块拖拽到指定位置即 可，其操作非常方便。图3中在主界面的下方还提供有已选模块信息，如方框205中所示， 其对应于当前被选中的模块信息。
[0033] 在本发明优选实施例中，该PLC图形化组态设计系统还包括状态监测单元，用于 在PLC运行时从PLC获得各部分的状态信息及实时诊断信息，并根据该状态信息及实时诊 断信息调整主界面上显示的PLC机架或网络组态。
[0034] 请参阅图6,为根据本发明优选实施例的PLC图形化组态设计方法的流程图。如图 6所示，该实施例提供的PLC图形化组态设计方法包括以下步骤 ：
[0035] 首先，在步骤S1中，以图形形式在主界面上显示PLC机架，该PLC机架由CPU模块、 10模块和通讯扩展模块组成，如图3中所示。在本发明的优选实施例中，步骤S1中，在主界 面显示的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且主机架包括CPU模块及多个10模块，扩展 机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且通讯扩展模块与CPU模块之间具有连接线。
[0036] 随后，在步骤S2中，基于.NET平台，在主界面上的CPU模块、10模块或通讯扩展 模块的图形被选中时生成对应的配置窗口，并根据该配置窗口输入的配置信息自动生成对 应的模块代码，并将该模块代码进行存储。这些代码将用于对PLC进行配置以实现预期的 功能。
[0037] 在本发明的一些优选实施例中，该方法还包括：在主界面上以图形形式显示网络 组态，该网络组态包括多个网络设备及网络设备间的网络拓扑。
[0038] 本发明提供的PLC图形化组态设计系统是应用Codesys(工业控制）软件的 Automation Platform (自动化平台）工具在.NET平台上开发，其可以形象的将用户实际的 工业产品拓扑表现在编程的主界面上，并且可以通过该系统对每一个工业设备进行配置。 当系统运行时还可以监控整个系统的运行状态以及诊断信息。这种形象的可视化软件将大 大的提高了产品的易用性与用户的可视化体验感。
[0039] 应该理解地是，本发明提供的PLC图形化组态设计系统和方法的原理和实现方式 相同，因此对本发明的PLC图形化组态设计系统的实施例的具体描述也适用于本发明的 PLC图形化组态设计方法。
[0040] 本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发 明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对 本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例， 而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
【权利要求】
1. 一种PLC图形化组态设计系统，其特征在于，包括：硬件组态单元、配置单元和存储 单元，其中： 所述硬件组态单元，用于以图形形式在主界面上显示PLC机架，所述PLC机架由CPU模 块、10模块和通讯扩展模块组成； 所述配置单元，用于基于.NET平台，并在所述主界面上的CPU模块、10模块或通讯扩 展模块的图形被选中时生成对应的配置窗口，并根据所述配置窗口输入的配置信息自动生 成对应的模块代码，以及将所述模块代码存储到所述存储单元。
2. 根据权利要求1所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述硬件组态单元在 主界面显示的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且所述主机架包括CPU模块及多个10模 块，所述扩展机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且所述通讯扩展模块与所述CPU模 块之间具有连接线。
3. 根据权利要求1所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述系统还包括用于 在所述主界面上以图形形式显示网络组态的网络组态单元，所述网络组态包括多个网络设 备及网络设备间的网络拓扑。
4. 根据权利要求3所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述网络拓扑的总线 形式包括 MODBUS、MODBUS-TCP、CANOpen、PR0FIBUS-DP 和 EtherCAT。
5. 根据权利要求3所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述系统还包括用于 以树形结构显示PLC及网络拓扑组成的树形显示单元,且该树形显示单元将所述硬件组态 单元或网络组态单元在主界面显示的图形对应的部分在树形结构中突出显示。
6. 根据权利要求3所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述网络组态单元还 用于对每种总线形式的网络拓扑进行主站与从站的参数配置。
7. 根据权利要求1所述的PLC图形化组态设计系统，其特征在于，所述系统还包括状态 监测单元，用于在PLC运行时从PLC获得各部分的状态信息及实时诊断信息，并根据所述状 态信息及实时诊断信息调整主界面上显示的PLC机架或网络组态。
8. -种PLC图形化组态设计方法，其特征在于，包括以下步骤： (a) 以图形形式在主界面上显示PLC机架，所述PLC机架由CPU模块、10模块和通讯扩 展模块组成； (b) 基于.NET平台，在所述主界面上的CPU模块、10模块或通讯扩展模块的图形被 选中时生成对应的配置窗口，并根据所述配置窗口输入的配置信息自动生成对应的模块代 码，以及将所述模块代码进行存储。
9. 根据权利要求8所述的PLC图形化组态设计方法，其特征在于，所述步骤（a)中，在 主界面显示的PLC机架包括主机架以及扩展机架，且所述主机架包括CPU模块及多个10模 块，所述扩展机架包括通讯扩展模块及扩展的10模块，且所述通讯扩展模块与所述CPU模 块之间具有连接线。
10. 根据权利要求8所述的PLC图形化组态设计方法，其特征在于，该方法还包括：在 所述主界面上以图形形式显示网络组态，所述网络组态包括多个网络设备及网络设备间的 网络拓扑。
【文档编号】G06F17/50GK104217068SQ201410419528
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】闫超 申请人:深圳市汇川控制技术有限公司