工业控制系统和更新工业控制系统的配置的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种工业控制系统，其包括执行存储的程序以控制工业过程的工业控制器。工业控制器包括多个组件以及编程接口。该多个组件包括：可编程逻辑控制器；至少一个Ｉ／Ｏ装置，根据配置数据与可编程逻辑控制器通信并且在工业控制器与工业过程之间交换Ｉ／Ｏ数据；至少一个网络装置，根据配置数据在可编程逻辑控制器与Ｉ／Ｏ装置之间进行通信。编程接口在工业控制器上执行如下操作：提供对存储的程序和配置数据这二者中的至少一个的修改；以及在多阶段操作中向该多个组件提供存储的程序和配置数据这二者中的至少一个的修改。本发明专利技术还提供了一种更新由工业控制系统的受控装置本地存储的配置的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制机器和过程的工业控制系统，具体而言，涉及一种适配器架 构，该适配器架构使得可编程控制器能够与各种不同网络一起、以使得网络之间的差异对 于可编程控制器不可见的方式工作。
技术介绍
工业控制系统是用于控制机器和设备的专用计算机。与更传统的计算机系统相 比，工业控制系统通常提供更高的灵活性和硬件配置(以匹配各种不同的控制应用)，并且 具有对复杂机器进行实时控制所必要的更高标准的可靠性和可预测性。硬件配置的更高灵活性通常通过模块化分布式构造来获得，在模块化分布式构造 中，工业控制系统可以由多个模块组成，所述多个模块例如是连接到任意数目I/O模块的 中央可编程控制器，所述I/O模块提供与机器上的各种开关和传感器的通信。工业控制系统的各种组件可以通过高速“控制网络”连接在一起，其中高速“控制 网络”使用确保控制数据的可预测的、及时的和可靠的通信的各种专用协议。例如，控制网 络协议可以采用“连接式消息收发”，在“连接式消息收发”中，网络和缓冲空间的带宽被预 先分配给专用“连接”以防止诸如以太网的标准网络协议中可能发生的数据传递的丢失或 不可预测的延迟。不同制造商针对不同控制应用开发了各种不同的控制网络，每种控制网络具有不 同的通信协议。这里所使用的协议不仅是指数据的格式(例如，波特率、比特数、纠错码 等)，而且是指建立连接、为连接分配地址、处理连接错误、发送确认消息等步骤。工业控制系统的可编程控制器常常必须与通过多个不同控制网络类型相连接的 控制组件通信。这通常是通过使用专用软件工具来完成的，这些专用软件工具产生与工业 控制程序同时运行的程序来为不同的网络提供必要的网络处理(也称为网关)逻辑。由于 增加了额外的编程步骤和操作程序，这些专用软件工具增大了工业控制系统的配置以及编 程的复杂性。当新的网络被集成到控制系统中时，可能需要修改控制程序，这实施起来常常 是昂贵的。另外，额外的通信开销可能会负面地影响控制系统的工作。
技术实现思路
本专利技术提供了不同控制网络上的I/O装置的适配器的一般性架构。适配器独立于 控制器而工作并因此允许就像所有装置都在单个公共网络类型上那样对控制器进行编程， 从而简化了编程任务并降低了对可编程控制器的要求。根据本专利技术的适配器是基于可下载 脚本库的，其中该脚本库包含调用控制网络所特有的和装置所特有的功能(例如，下载配 置、验证身份、打开消息或I/O连接、翻译数据类型、转换与之相连的每种I/O装置的字节序 (Endianness))所必要的脚本。当需要新类别的I/O装置时，设备所特有的新脚本被添加至 可下载库。只有在引入网络所特有的新功能的情况下，才需要更新适配器的固件。于是，具体地，本专利技术提供了对使用不同通信协议的不同I/O网络上的多个I/O节点进行控制的可编程控制器的网络接口。网络接口可以包括适配器接口的集合，用于提供 与各I/O节点的不同I/O网络的硬件连接；以及至少一个控制器网络接口电路，用于提供与 控制器网络的硬件连接，其中控制器网络与可编程控制器连通。网络接口还提供了保持网络适配器程序、脚本文件和配置文件的存储器以及用于 执行如下程序的处理器(a)接收并在存储器中存储与不同网络和I/O装置相关联的脚本文件以供执行， 以在特定I/O网络和可编程逻辑网络的协议之间提供翻译；(b)从可编程控制器接收并在存储器中存储与特定I/O网络相关联的配置文件， 并描述特定I/O网络的配置参数；(c)在I/O节点与可编程控制器之间的通信之前，根据相关联的配置文件来配置 I/O网络；以及(d)响应于I/O节点与可编程控制器之间的通信，执行与I/O网络相关联的脚本以 在控制器网络和I/O网络的协议之间提供翻译。因此，本专利技术的一个目的是允许可编程控制器与I/O节点通信，就像I/O节点直接 连接到控制器网络那样。本专利技术的次要目的是简化工业控制系统的编程，并允许工业控制 系统使控制程序容易适应于不同的或新的控制网络和I/O装置。控制器网络接口电路可以提供I/O网络超集这一网络功能。因此，本专利技术的一个目的是提供不对I/O网络的功能进行约束的控制器接口。控制器网络可以根据连接式消息收发协议(其中装置之间的通信遵循规定了消 息时序、频率和大小的预先指定的连接)来工作。因此，本专利技术的一个目的是提供网络接口与可编程控制器之间的连接中的连接 式消息收发，从而可以容许通过使用连接模型在不同网络之间进行必要的逻辑映射。脚本文件可以从可编程控制器接收。因此，本专利技术的一个目的是允许可编程逻辑控制器对适配器进行更新和初始化并 因此提供控制器信息的单个库。控制器网络可以使用EtherNet/IP协议。因此，本专利技术的一个目的是借用已发展完善的高端控制网络。脚本可以进一步包括在控制器网络上的地址与I/O网络上的地址之间提供翻译 的映射器。因此，本专利技术的一个目的是容许与不同控制网络相关联的不同地址结构对于控制 程序不可见。I/O 网络可以包括 EtherNet/IP、DeviceNet、ControlNet 以及 SerBus、69_Bus、 HART、ModBus 禾口 Foundation FieldBus。因此，本专利技术的一个目的是提供许多不同类型和性能的控制网络之间的集成。1/0网络接口电路可以提供允许它们可拆卸地附接到公共总线的电连接器。因此，本专利技术的一个目的是提供容许未来网络类型和物理层的实用方法。网络适配器程序可以执行用于按规则进度表、以预定顺序在可编程控制器与每个 1/0节点之间依次交换数据的扫描协议。因此，本专利技术的一个目的是提供提供期望的可重复性和控制系统操作的数据交换方法。可编程控制器和I/O节点可以使用缓冲表在彼此之间通信，缓冲表遵循不同的读 取和写入周期。因此，本专利技术的一个目的是使得控制程序的程序员不需要关注同步问题。网络适配器可以包括保持网络适配器的组件的外壳，并在物理上独立于可编程逻 辑控制器和I/O节点。因此，本专利技术的一个目的是允许适配器与本领域中现有的和待设计的许多种不同 的可编程控制器一起使用。在下面的描述中，将呈现本专利技术的上述方面及其它方面。在说明书中，参照构成说 明书一部分的附图，在附图中，通过图示示出了本专利技术的优选实施例。该实施例不必定代表 本专利技术的全部范围，而必须参照这里的权利要求来解释本专利技术的范围。附图说明图1是具有通过多个网络与各种I/O模块通信的可编程控制器的现有控制系统的 框图；图2是示出了控制器网络作为I/O网络超集这一功能的维恩图；图3是与图1类似的图，示出了使用本专利技术的适配器设备来向可编程控制器呈现 由不同专有物理网络构成的单个逻辑网络；图4是图2的适配器设备透视图，示出了允许将不同I/O网络接口电路引入公共 背板中的模块化构造；图5是图4的适配器设备的框图，示出了由可编程控制器生成并被下载到适配器 设备中的数据结构；图6是适配器设备的逻辑图，示出了使用配置文件和经解释的脚本来提供新I/O 网络类型和特征的灵活容许；图7是包括受控组件的分布式布置的工业控制系统的简化示意图；图8是为了对工业控制器以及图7中所示的受控组件的分布式布置进行编程和配 置而可通信地相链接的编程接口和工业控制器的示意性表示；图9是图示了用于向工业控制器和受控组件提供配置数据的事务的图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业控制系统，包括：工业控制器，执行存储的程序以控制工业过程，所述工业控制器包括：多个组件，包括：（ｉ）可编程逻辑控制器；（ｉｉ）至少一个Ｉ／Ｏ装置，根据配置数据与所述可编程逻辑控制器通信并且在所述工业控制器与所述工业过程之间交换Ｉ／Ｏ数据；（ｉｉｉ）至少一个网络装置，根据配置数据在所述可编程逻辑控制器与所述Ｉ／Ｏ装置之间进行通信；以及编程接口，在所述工业控制器上执行如下操作并且可工作用以：（ｉ）提供对所述存储的程序和配置数据这二者中的至少一个的修改；以及（ｉｉ）在多阶段操作中向所述多个组件提供所述存储的程序和配置数据这二者中的至少一个的所述修改，所述多阶段操作包括：第一阶段，向所述多个组件提供所述修改；以及第二阶段，当且仅当所有所述多个组件表明它们将能够支持所述修改的时候将所述修改应用于所述多个组件以在控制所述工业过程时加以使用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：达伦R克卢格，彼得普塔切克，
申请(专利权)人：洛克威尔自动控制技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]