可编程逻辑控制器输入和输出的仿真的制作方法
【技术领域】
【背景技术】
[0001]可编程逻辑控制器(“PLC”)或可编程控制器是用于诸如机械或制造设备的控制之类(诸如在工厂装配线、游乐设施或电灯组件上)的机电处理的自动化的数字计算机。在许多行业和机器中使用PLC。不像通用计算机那样，PLC通常被设计用于多个输入和输出装置，并且被硬化以用在诸如工业环境的恶劣环境中，即，它可以被设计用于在扩展的温度范围中的操作，用于对于电噪声的抗扰和用于抗振动和冲击。用于控制机器操作的程序典型存储在电池备份或者非易失性存储器中。PLC是硬实时系统的示例，因为必须响应于在有限时间内的输入条件而产生输出结果，否则，将产生意外的操作。
[0002]与其他计算机的主要差别是PLC通常被防护来用于严酷条件(诸如灰尘、潮湿、热、冷)，并且具有用于大量的输入/输出(I/o)装置以例如连接到传感器和致动器的设施。PLC能够读取限位开关、模拟过程变量(诸如温度和压力)和复杂定位系统的位置。一些PLC可以使用机器视觉，并且/或者可以操作电动机、气动或液压缸、磁性继电器、螺线管或模拟输出。输入/输出装置可以被内置到简单PLC内，或者PLC可以具有外部I/O模块，外部I/O模块可以被称为“信号模块”，其附接到插入PLC内的计算机网络。
[0003]模块化PLC可以包括底盘(也称为机架)，其内放置了具有不同功能的模块。处理器和I/o模块的选择被定制用于特定的应用。几个机架可以由单个处理器管理，并且可以具有上千的输入和输出。可以使用诸如特殊的高速串行I/o链路的一种通信介质，使得机架可以远离处理器分布，以减少对大型工厂的布线成本。
[0004]可以在诸如制造环境的环境中使用多个PLC，以控制和协调在特定处理中涉及的多个各种机器。这可以要求导致或引导制造设备的各种操作的执行的PLC的操作协作或否则同步，以便以适当的协作的、时间和/或顺序的方式来执行制造处理的适当的步骤。
[0005]通常，PLC以被称为输入的输入硬件为特点，传感器或其他装置可以连接到该输入。这些输入从连接的装置接收电信号，并且在模拟信号的情况下，将它们数字化，使得在PLC中运行的控制程序可以使用它们来进行判定。模拟输入信号可以表示数字或二进制值，例如，作为关断的O伏和作为接通的24伏的输入电压，其中，随着时间接收到的电压值的序列表示二进制值的序列，例如数据。以这种方式来监控在洗衣机上的盖子。可以打开(关断)或关闭(接通)该盖子。在洗衣机内的该PLC将基于盖子的位置来作出关于要做什么的判定。
[0006]模拟输入信号也可以表示模拟值或值范围，该范围例如在O伏特和对于这个示例同样为24伏特的最大值之间变化。在PLC中，电输入以等于整数值O的零伏特的输入数字化。当电压增大时，整数值也增大，12伏特的输入可以被转换为16384和24伏特至32767。这使得PLC能够基于幅度来做出逻辑判定。在洗衣机中，可以将温度设置设置为中高。温度传感器将测量温度，并且基于温度来发回电信号，也许是对于40度为O伏特，并且对于120度为12伏特。当已经数字化了输入电压时，在PLC中的程序可以将其与期望温度作比较，然后发送信号以适当地打开或关闭热和冷水阀，以调整水的温度。
[0007]PLC必须能够运行在其周围的世界，或者它不能控制任何事物。PLC通过从其输出接口发送电信号来控制其环境。输出可以被连线到致动器、阀、电动机和其他装置。输出的基本操作与输入相同，仅仅相逆。在PLC程序内，可以作出判定以接通某物(数字)、传送信息(数字)或改变某物(模拟)的输出电平。该输出被发送到产生对应的(多个)电信号的硬件。数字输出可以接通蜂鸣器，以向洗衣机用户警告负载已经完成。模拟信号可以被发送以向在洗衣机上的电动机告知要运行得多快。
[0008]输入和输出电信号可以采用许多形式。它可以是被电压驱动的值，诸如从0-24伏特的信号。它可以是直流或交流。信号可以具有电流流的形式(0-20毫安)。信号可以是脉冲流。
[0009]当来自传感器的输入以及到受控装置的输出可以使用导线连接到PLC时，PLC如何感知和控制其环境涉及用于传送电信号的导线。导线可以连接到传感器和致动器，如上所述，可以在两个或更多的PLC之间连接导线。导线可以从PLC的输出环回到其本身的输入，这是当测试PLC和PLC程序时的一般惯例。
【发明内容】
[0010]通过介绍，下述的优选实施例包括用于向客户提供定制PLC的方法、系统、指令和计算机可读介质。
[0011]在第一方面中，提供用于仿真可编程逻辑控制器(“PLC”)302的操作的方法，PLC302具有用于接收输入信号314的至少一个输入310，PLC 302的操作的至少一部分基于输入信号314，PLC 302经由可操作来传送输入信号314的、在PLC 302和信号源304之间耦合的互连308从信号源304接收输入信号314。该方法包括由处理器102建模PLC 302的操作，包括建模其至少一个输入310 (块202);由处理器102建模互连308的操作的至少一部分(块204);由处理器102使得互连模型118仿真建模互连308的操作的至少一部分以产生向PLC模型116的至少一个输入的仿真输入信号(块206);由处理器102向PLC模型116的至少一个输入提供仿真输入信号(块208);并且，由处理器102使得PLC模型116仿真相关联的建模的PLC 302的操作，其中，该仿真操作的至少一部分基于由互连模型118产生的仿真输入信号(块210)。
[0012]在第二方面中，提供用于可编程逻辑控制器(“PLC”)302的操作的仿真的系统，PLC 302具有用于接收输入信号314的至少一个输入310，PLC 302的操作的至少一部分基于输入信号314，PLC 302经由可操作来传送输入信号314的、在PLC 302和信号源304之间耦合的互连308从信号源304接收输入信号314。该系统包括:第一逻辑106，其存储在存储器104中，并且可由处理器102执行来使得处理器102建模116PLC 302的操作，包括建模其至少一个输入310 ;第二逻辑108，其存储在存储器104中并且可由处理器102执行来使得处理器102建模118互连308的操作的至少一部分；第三逻辑110，其存储在存储器104中，并且可由处理器102执行来使得处理器102使得互连模型118仿真建模互连308的操作的至少一部分，以产生向PLC模型116的至少一个输入的仿真输入信号；以及，第四逻辑112，其存储在存储器104中，并且可由处理器102执行来使得处理器102向PLC模型116的至少一个输入提供仿真输入信号；以及，第五逻辑114，其存储在存储器104中，并且可由处理器102执行来使得处理器102使得PLC模型116仿真相关联的建模的PLC 302的操作，其中，该仿真操作的至少一部分基于由互连模型118产生的仿真输入信号。
[0013]通过权利要求来限定本发明，并且在该部分中的任何内容都不应当被看作对于那些权利要求的限制。本发明的另外的方面和优点在下面结合优选实施例讨论，并且可以随后单独地或组合地被要求保护。
【附图说明】
[0014]图1描述根据公开的实施例的用于仿真可编程逻辑控制器的操作的系统的框图。
[0015]图2示出描述根据一个实施例的图1的系统的操作的流程图。
[0016]图3示出可以被图1的系统仿真的PLC的示例性实现方式。
[0017]图4示出用于所公开的实施例的一般计算机系统的框图。
[0018]图5-9示出描述图1的系统的一种实现方式的示例性操作的过程图。
【具体实施方式】
[0019]所公开的实施例涉及要与其他装置相结合地被物理地实现以例如监控和/或控制各种工业机器或处理的一个或多个PLC的仿真，该其他装置诸如是向PLC提供信息或信号的传感器或其他装置和/或被控制或另外从PLC接收信息或信号的致动器或其他装置。将明白，与PLC互连的其他装置可以包括另一个PLC和/或该PLC本身，即，其输出环回以与其输入连接。在PLC和该其他装置之间的(多个)互连的特性、物理或其他属性被建模和仿真以保证PLC以与互连的特性一致的方式表现。因此，使用所公开的实施例，PLC的仿真将提供在实际环境中的其预期实际操作的更精确的表示。例如，PLC的仿真将反映在从传感器接收信号时由在PLC和传感器之间的互连的长度引起的信号的延迟，例如，PLC操作可以由此被延迟，导致在产生控制信号上的延迟，这可能进一步延迟由此触发的处理或机器操作。
[0020]PLC操作的精确仿真可以有助于解决有缺陷的操作并且建立更好的成本分析和计划。当对于作业竞标时，经常因为无法预见的瓶颈而难以了解需要什么设备。也难以识别浪费的资源。期望实现方式设计者确定在最小化不必要的成本的同时实现期望的功能所需的性能水平。
[0021]另外，当利用多个PLC、传感器/测量装置和/或控制装置来监控和控制协作的制造或其他工业过程的不同部分时，可能需要协调(多个)PLC的操作以实现其期望的协作的实现方式。例如，在向容器添加标签的制造线上，将想要保证向容器施加标签的机器与向其馈送容器的机器协调，使得当施加标签时将容器适当地定位。因为不同的PLC、传感器和控制装置可以经由例如不同长度的导线来连接，所以在不同互连之间的不对称信号传播延迟可能导致竞赛或定时条件，其中，例如，应当同时到达PLC来自不同传感器的传感器读数替代地在不同的时间到达PLC，以导致不意图的操作。因此，这可能使得重复测试成为必要，以识别和作出调整或另外的调节实际实现方式以考虑进这样的差异。
[0022]在实现之前或当修改实现方式时对于这样的调整的需要的预期/预测可能困难。而且，在现场制造环境中的这些调整的执行可能耗时和低效，并且可能导致当适当地调整并且然后测试PLC以保证满意的操作时浪费资源和丢失收入。在任务关键的应用中，用于测试和调整的能力可能严重受限。
[0023]因此，(多个)PLC的操作的仿真可能适当，由此，在计算机仿真环境中建立和操作(多个)PLC的计算机模型以便演示预期操作和识别任何问题。然后这可以允许在实现之前或实现期间预期和考虑对于实际实现方式的任何必要调整，由此减少低效。不幸的是，现有的仿真系统不对互连建模，该互连将PLC连接到用于输入和输出的其他装置，使得难以预期和实现必要的操作调整。即，当仿真PLC时，将以理想的方式来提供输入，由此例如掩蔽调整PLC的操作的可能需要。
[0024]具体地说，在虚拟或仿真的PLC中，使用在诸如台式或膝上型个人计算机之类的一个或多个主计算机或处理器上运行的计算机程序来将PLC的硬件和固件实现或建模。虚拟PLC(VPLC)可以加载和执行被设计来基于输入监控和控制其环境的程序。然而，在没有实际的物理导线来将信号带到VPL