基于可重新配置组件的PLC仿真器

摘要

本发明提供了一种基于可重新配置组件的PLC仿真器，其包括：组件配置单元，其从用户处接收指令以可控制地执行仿真；以及仿真单元，其从所述组件配置单元接收指令以执行所连接的外部PLC的仿真，由此向用户提供能通过可重新配置组件来仿真多种系统的便利环境，并且通过经应用外部输入条件提供最大程度类似于实际设备的测试环境，用户能够减少所有权总成本。

权利要求

1.一种用于仿真可编程逻辑控制器的操作的可编程逻辑控制器仿真器，所述可编程逻辑控制器仿真器包括：组件配置单元，其从用户处接收指令以可控制地执行仿真；以及仿真单元，其从所述组件配置单元处接收指令以执行所连接的外部可编程逻辑控制器的仿真，其中，所述组件配置单元包括：

第一存储器，其存储用于执行所述可编程逻辑控制器的所述仿真所需的多个组件；

输入单元，其从用户处接收指令；

选择单元，其基于从用户处接收的指令来选择至少一个组件；

控制器，其改变所述至少一个组件的属性；以及

第二存储器，其存储属性改变的组件，并且

其中所述仿真单元使用所述属性改变的组件执行所述可编程逻辑控制器的所述仿真。

2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器仿真器，其中，所述仿真单元包括：程序准备单元，其准备可编程逻辑控制器程序；通信组件，其接收和传送所准备的程序和数据；存储器组件，其存储所准备的程序和计算中的数据；以及输入/输出组件，其输入和输出存储在所述存储器组件中的数据。

3.根据权利要求2所述的可编程逻辑控制器仿真器，其中，所述仿真单元进一步包括：输入模块组件，其连接到所述输入/输出组件以仿真外部可编程逻辑控制器输入模块；以及输出模块组件，其连接到所述输入/输出组件以仿真外部可编程逻辑控制器输出模块。

4.根据权利要求2所述的可编程逻辑控制器仿真器，其中，所述仿真单元进一步包括：数据转换器，其用于数据转换；特殊模块组件，其用于仿真特殊模块；以及通信模块，其用于串行通信或者TCP/IP通信。

5.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器仿真器，进一步包括通道管理器，其用于与外部输入装置和外部输出装置接口。

6.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器仿真器，其中，所述组件配置单元基于用户输入重新配置所述仿真单元。

说明书

基于可重新配置组件的PLC仿真器

技术领域

[0001] 本公开涉及一种基于可重新配置组件的PLC仿真器，尤其涉及一种基于可重新配置组件的PLC仿真器，其被配置为易于在各种错误情形下检查程序运行。

背景技术

[0002] 在实际场所实际安装了所有系统之后，常规地实现通常用于工厂自动化的PLC(可编程逻辑控制器)的仿真。

[0003] 就是说，在常规的仿真方法中，操作者选择组成自动组装机器的设备作为仿真的对象，并为所选择的设备输入仿真程序。在这种情况下，必须输入与用于实际自动组装机器的梯形图(ladder program)不同的专用于仿真的程序(即，用于虚拟运行自动组装机器的程序)。因此，需要时间和资源来准备和输入这样的程序，并且因而可能降低通过仿真引起的调试的效率。

[0004] 然而，在基于PLC的工厂自动化处理中，在仿真的过程中，系统或者设备可能会被损坏，并且仿真这些处理需要花费很多，从而使得需要努力仿真PLC本身。

[0005] 参照图1描述常规的PLC仿真器的配置。

[0006] 首先，常规的PLC仿真器在PLC的公共存储器20中存储从程序准备单元10接收到的用户程序。使用PLC逻辑处理器30和PLC台式处理器40计算数据和存储在PLC公共存储器20中的程序，并且其结果被重新存储在PLC公共存储器20中。此时，为测试用户程序，PLC公共存储器20中的数据值可以由数据输入单元50直接改变。输出显示单元60可以使用图形界面(例如，灯)显示PLC公共存储器20中的数据。然而，如此描述的常规PLC仿真具有下面的缺点。

[0007] 第一，PLC中的数据存储器的尺寸和可编程的用户程序依PLC的类型而不同。根据类型准备的用户程序是难以仿真的，并且结果是，用户必须将用户程序改变为迎合仿真器的类型，或者必须通过内部改变来执行仿真，这使得不可能按原样仿真用户程序。

[0008] 第二，必须准备模拟输入数据，不是实际的模拟值，而是离散值。在PLC外部应用的从模拟数据改变来的离散值也是用户程序的一部分，这样，如果以离散值替代模拟值输入数据，则不能测试到实际PLC系统中可能产生的错误。

[0009] 第三，可能没有对通信组件的支持。最近，PLC应用技术已经从简单的输入/输出控制系统扩展到连接到串行的基于以太网的系统控制领域。这样，为了仿真基于系统的控制系统，必须通过通信组件仿真相互作用的部分，而不是简单的数据值改变或者数据显示。

发明内容

[0010] 本公开旨在解决现有技术的上述问题，并且因此，本发明的特定实施例的目的是提供一种PLC仿真器，其被配置为形成可重新配置组件，由此能够向用户提供能仿真多种系统的便利环境。

[0011] 另一目的是提供一种PLC仿真器，其被配置为易于检查如果不通过PLC应用技术领域的实际设备则不能验证的各种错误的程序运行，以及如果不通过实际设备则难于产生的各种错误的程序运行。

[0012] 又一目的是提供一种PLC仿真器，其被配置为通过经应用外部输入条件提供最大限度类似于实际设备的测试环境，允许用户减少TCO(所有权总成本)。

[0013] 在本公开的一个总的方案中，提供了一种PLC仿真器，所述PLC仿真器包括：组件配置单元，其从用户处接收指令以可控制地执行仿真；以及仿真单元，其从所述组件配置单元接收指令以执行所连接的外部PLC的仿真。

[0014] 优选地，但非必须地，所述组件配置单元包括：输入单元，其从用户处接收指令；控制器，其处理从所述输入单元输入的指令；选择单元，其选择组件；第一存储器，其存储用户的PLC程序和计算中的数据；以及第二存储器，其存储由用户设置的组件。

[0015] 优选地，但非必须地，所述仿真单元包括：程序准备单元，其准备PLC程序；通信组件，其接收和传送所准备的程序和数据；存储器组件，其存储所准备的用户程序和计算中的数据；以及输入/输出组件，其输入和输出存储在所述存储器组件中的数据。

[0016] 优选地，但非必须地，所述仿真单元包括：输入模块组件，其连接到所述输入/输出组件以仿真外部PLC输入模块；以及输出模块组件，其连接到所述输入/输出组件以仿真外部PLC输出模块。

[0017] 优选地，但非必须地，所述仿真单元包括：数据转换器，其用于数据转换；特殊模块组件，其用于仿真特殊模块；以及通信模块，其用于串行通信或者TCP/IP通信。

[0018] 优选地，但非必须地，所述的PLC仿真器进一步包括通道管理器，所述通道管理器用于与外部输入装置和外部输出装置接口。

[0019] 优选地，但非必须地，所述组件配置单元基于用户输入重新配置所述仿真单元。

[0020] 根据本公开的PLC仿真器具有的有益效果在于：向用户提供通过可重新配置组件来仿真多种系统的便利环境，易于检查如果不通过PLC应用技术领域的实际设备则不能验证的各种错误的程序运行，以及如果不通过实际设备则难于产生的各种错误的程序运行，并且，通过经应用外部输入条件提供最大程度类似于实际设备的测试环境，用户能够减少TCO(所有权总成本)。

附图说明

[0021] 附图仅以示例的方式，不作限制地描述了根据本发明构思的一个以上示例性实施例。在附图中，相似的附图标记表示相同或者相似的元件。

[0022] 因此，参照示例性附图，通过下面对特定示例性实施例的详细描述，多种潜在的实用和有用的实施例将变得非常容易理解。其中：

[0023] 图1是说明现有技术遇到的问题的示意性框图；

[0024] 图2是图示出根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的操作的示意图；

[0025] 图3是图示出作为根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的配置的组件配置单元的配置的示意性框图；以及

[0026] 图4是图示出作为根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的配置的仿真单元的配置的示意性框图。

具体实施方式

[0027] 通过参照附图的图1至图4来最佳地理解所公开实施例及其优点，相似的附图标记用于表示各个附图的相似的和对应的部件。在考查下列附图和详细的说明时，对于本领域的一个普通技术人员来说，所公开实施例的其他特征和优点将会或者将变得明显。旨在将所有这样的另外特征和优点包括在所公开实施例的范围内，并使其受到附图的保护。此外，所图示的附图只是示例性的，并且无意声称或者隐含对可以实现不同实施例的环境、结构或者过程的限制。因此，所描述的方案有意囊括所有落入本发明的范围和新颖构思内的这样的替换、改进和变化。

[0028] 同时，此处使用的术语只是出于描述具体的实施方式的目的，而无意限制本公开。此处，术语“第一”、“第二”等不表示任何次序、数量或者重要性，而是用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，第二构成元件可以表示为第一构成元件，并不会偏离本公开的范围和精神，类似地，第一构成元件可以表示为第二构成元件。

[0029] 如此处所使用的，术语“一(a)”和“一(an)”不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所指事物。就是说，如此处所使用的，单数形式的“一(a)”、“一(an)”和“这个(the)”意图也包括复数形式，除非上下文另外明确地指出。

[0030] 应理解的是，当提及一个元件“连接到”或者“联结到”另一个元件时，其可以是直接连接到或者联结到其他元件，或者也可以存在介入元件。相反，当提及一个元件“直接连接到”或者“直接联结到”另一个元件时，则不存在介入元件。

[0031] 应当进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包含(comprise)”和/或“包含着(comprising)”，或“包括(includes)”和/或“包括着(including)”时，其明确指明了所述特征、区域、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个以上其他特征、区域、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或者附加。

[0032] 此外，“示例性”仅仅意图表示举例的意思，而不表示最佳的意思。还应了解的是，为了简化和易于理解的目的，此处描述的特征、层和/或元件图示了相对于彼此的具体尺寸和/或方向，而实际的尺寸和/或方向与所图示的可以基本上不同。

[0033] 就是说，在附图中，为了清晰起见，可以扩大或者缩小层、区域和/或其他元件的尺寸和相对尺寸。全文中，相似的标记表示相似的元件，并且，将省略彼此完全相同的解释。如此处可能使用的，术语“基本上”和“大约”为其相应术语和/或事物之间的关系提供了工业上接受的容差。

[0034] 下面，将参照附图详细描述本公开。

[0035] 图2是图示出根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的操作的示意图。

[0036] 参照图2，PLC仿真器300连接到PLC设备400以执行仿真。在根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的情况下，PLC程序可以是PLC免于验证的，因此无需如图2所示连接PLC设备400。然而，在本公开中为了说明提出了连接到PLC设备400的PLC仿真器300，作为有助于容易理解本公开的方式。

[0037] PLC仿真器300包括组件配置单元100和仿真单元200。PLC设备400的仿真可以由组件配置单元100和仿真单元200之间的相互作用来执行。同时，组件配置单元100可以根据用户设定来重新配置仿真单元200。

[0038] 组件配置单元100包括输入单元、控制器、选择单元以及第一存储器和第二存储器。这些配置作用为通过从用户处接收用户指令来重新配置仿真单元200的配置，或者可控制地允许仿真单元200执行对PLC设备400的仿真。将参照图3详细描述由各个配置执行的各个功能。

[0039] 同时，仿真单元200包括PLC程序准备单元、通信组件、CPU组件、存储器组件以及输入/输出组件。作为通过连接到PLC设备400来执行PLC仿真的配置，仿真单元200还包括输入/输出模块组件、特殊模块组件、数据转换器、通道管理器和通信模块组件。尽管将参照图4详细描述这些组件的功能，但是这些组件在执行对PLC设备400的仿真时主要执行与PLC设备400的数据接收/传送和处理。

[0040] 基于图2所图示的根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器300的配置，能够提供能允许用户通过可重新配置组件来仿真多种系统的便利环境。此外，易于检查如果不通过PLC应用技术领域的实际设备则不能验证的各种错误的程序运行，以及如果不通过实际设备则难于产生的各种错误的程序运行。再者，通过经应用外部输入条件提供最大程度类似于实际设备的测试环境，用户能够减少TCO(所有权总成本)。

[0041] 下面，将参照附图详细描述形成根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器300的配置及其功能。

[0042] 图3是图示出作为根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器的配置的组件配置单元100的配置的示意性框图。

[0043] 参照图3，组件配置单元100包括输入单元101、控制器102、选择单元103以及第一存储器104和第二存储器105。

[0044] 输入单元101作用为接收用户输入。更具体地，输入单元101作用为接收由用户选择的执行仿真的组件，或者从用户处接收用于控制PLC仿真器300的指令。此外，在用户欲更换各个组件的详细属性的情况下，输入单元101作用为从用户处接收用于更换在第二存储器105中的各个组件的详细属性的指令，第二存储器105用于存储稍后将描述的组件。

[0045] 控制器102作用为控制PLC仿真器300的总体操作。更具体地，控制器102作用为基于由用户通过输入单元101输入的指令来执行PLC仿真。选择单元103作用为选择组件。更具体地，选择单元103作用为基于从输入单元101输入的用户选择来执行PLC仿真所需的组件。进一步具体地说，选择单元103可以选择存储在存储组件数据的第一存储器104中的组件。

[0046] 第一存储器104作用为存储用于PLC仿真的多种组件的类型和属性。就是说，第一存储器104可以被称为组件数据库。

[0047] 第二存储器105作用为存储由用户设置的组件。就是说，第二存储器105能够响应从输入单元101输入的用户指令来改变所存储组件的属性，并且可以将属性改变的设置组件存储在第二存储器105中。

[0048] 综上所述，包括在PLC仿真器300中的组件配置单元100通过输入单元101接收来自用户的指令，以改变在作为组件数据库的第一存储器104中的各个组件的详细属性，将属性改变的组件存储在第二存储器105中，并且在PLC仿真中使用属性改变的组件。

[0049] 通过这些配置，用户能够更便利地使用基于可重新配置组件的PLC仿真器来执行PLC仿真。就是说，响应用户设置，重新配置仿真器，由此能够在与实际设备相同的环境下测试在实际设备中使用的实际程序。

[0050] 图4是图示出作为根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器300的配置的仿真单元200的配置的示意性框图。

[0051] 参照图4，仿真单元200包括程序准备单元201、通信组件202、CPU组件203、存储器组件204以及输入/输出组件205。此外，仿真单元200包括用于与PLC设备400的数据接收/传送的输入模块组件206、输出模块组件207、特殊模块组件208、数据转换器209、通信模块组件210和通道管理器211。

[0052] 程序准备单元201作用为准备PLC程序。就是说，用户能够使用组件配置单元100来仿真所准备的PLC程序。一但准备了PLC程序，则根据执行PLC仿真的程序的序列来实施仿真。

[0053] 通信组件202作用为将由程序准备单元201所准备的程序信息传送到存储器组件204。存储器组件204作用为存储由程序准备单元201所准备的程序信息，其中在由CPU组件203执行仿真时使用所存储的程序信息作为参考。

[0054] CPU组件203作用为根据基于存储在存储器组件204中的程序信息的序列来执行仿真。实施所需的数据以及该实施的结果从存储器组件204中被读出或者被存储在存储器组件204中。

[0055] 输入/输出组件205用于定期将存储器组件204的数据传送到多个模块组件，或者从多个模块组件中读出并且将数据存储在存储器组件204中。

[0056] 输入模块组件206是用于仿真PLC设备400的输入模块的配置，并且其作用为将由输入/输出组件205传送的数据传送到外部输出装置251。此外，输出模块组件207是用于仿真PLC设备400的输出模块的配置，并且其将从外部输入装置250接收到的数据传送到输入/输出组件205。此时，通过通道管理器211来实现在输入模块组件206与外部输出装置251之间接收和传送的数据，以及在输出模块组件207与外部输入装置250之间接收和传送的数据。

[0057] 特殊模块组件208和数据转换器209连接到输入/输出组件205来仿真PLC设备400中的特殊模块。特殊模块组件208作用为传送经数据转换器209转换的数据。更具体地，将在特殊模块组件中的模拟相关组件通过数据转换器209传送到通道管理器211。此外，通过数据转换器209将从通道管理器211输入的模拟数据转换成数字数据，其中，将经转换的数字数据传送到输入/输出组件205。

[0058] 数据转换器209作用为将模拟数据转换成数字数据，或者将数字数据转换成模拟数据。在从PLC设备400输入的数据是模拟值的情况下，能够由数据转换器209带来执行仿真的效果。

[0059] 通信模块组件210具有用于数据传送的通信功能。更具体地，通信模块组件210使用串行通信和TCP/IP协议而利用多种通信方法来传送和接收数据。

[0060] 这样配置的根据本公开的示例性实施例的PLC仿真器300能够有效地仿真通过通信接口的数据输入/输出过程。

[0061] 同时，通道管理器211作用为执行外部输入装置250与外部输出装置251之间的接口。

[0062] 从上文显而易见，根据本公开的示例性实施例的组件配置单元100和仿真单元200、PLC仿真器300能够重新配置组件，由此能够向用户提供能够仿真多种系统的便利环境。

[0063] 此外，提供的PLC仿真器被配置为易于检查如果不通过PLC应用技术领域的实际设备则不能验证的各种错误的程序运行，以及如果不通过实际设备则难于产生的各种错误的程序运行。

[0064] 再者，通过经应用外部输入条件提供最大限度类似于实际设备的测试环境，用户能够减少TCO(所有权总成本)。

[0065] 又进一步地，通过通信接口能够有效地仿真数据输入/输出处理，并且无论由PLC设备施加的数据是模拟数据还是数字数据均能有效地执行仿真。

[0066] 尽管本公开已参照其数个图示的实施例得到了描述，但是应理解的是，本领域技术人员能够设想出很多将落入本公开原理的精神和范围内的其他改进和实施例。

[0067] 尤其是，在本公开、附图以及所附权利要求的范围内的零部件和/或主题组合布置的布局可以有各种变型和改进。除了零部件和/或布置的变型和改进，对本领域技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。