[發明專利]一種基于元數據模型的功能塊圖在線調試方法

有效

• 申請號: 201610827948.3
• 申請日: 2016-09-18
• 公開（公告）號: CN107844099B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 吳波;牛洪海;徐衛峰;蔡丹;臧峰
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林

本發明提供一種基于元數據模型的功能塊圖在線調試方法，包括：a)將工業控制過程中的典型實時數據點及其相關必備屬性封裝成具有統一結構的元數據模型；b)以元數據模型為基礎，定義并實現各類功能塊；c)在控制指令集和元數據集的基礎上，引入各類功能塊的圖元信息元素；d)組態軟件基于上述組態文件結構生成算法組態文件，下載到工業控制器中運行后，通過周期性讀取其中的元數據集，即可實現在線調試中的在線監視功能；e)組態軟件通過修改元數據集，實現在線置值功能。本發明提高了通訊的高效性，完善了實時控制數據的安全性，為控制策略的在線實時調試提供極大的便利。

技術領域

本發明屬于工業自動化控制領域，尤其涉及用于工業過程控制系統中功能塊圖的在線調試。

背景技術

在工業過程控制領域中，控制需求往往因被控對象特性的不同而有所差異，從而導致其算法邏輯必須具備可編程組態的功能。在項目實施初期，由工程實施人員根據現場具體情況進行算法組態，并聯機調試運行。在項目投入運行之后，用戶需要根據現場實際情況，對組態邏輯進行在線調試，包括在線監視指定控制邏輯單元的運算執行趨勢，修改整定控制邏輯中的重要參數。

為了滿足上述需求，工業過程控制領域常常以功能塊圖（FBD）作為主要的編程語言。IEC61131-3工業標準中，對功能塊圖（FBD）進行了系統的定義和實現描述，滿足了工業過程控制系統的算法組態基本需求。然而標準中的功能塊圖方法，僅僅列出了功能塊圖的必要實現因素，并沒有說明功能塊圖的實現方法。

在IEC6113103工業標準推行初期，很多工控廠家鑒于控制器存儲器和內存的容量限制，將程序和數據耦合定義，僅預定義較少的全局變量，以節省存儲空間。然而這種機制大大增加了在線調試的難度，一方面使得監視控制器內變量數據的變化趨勢，過程變得復雜，必須經由反復的索引和定位才能得到對應的實時數據；另一方面很多中間態實時數據無法監視查看，不利于深入在線調試。

發明內容

本發明提供了一種基于元數據模型的功能塊圖在線調試方法，該方法從工業控制系統內的程序和數據組織形式著手，定義元數據模型。并以此實現各類通用算法功能塊，滿足工業控制邏輯組態的需要。在此基礎上，實現一種組態文件的結構，集成控制指令集和元數據集。不僅將全局的程序和數據按照邏輯實現分割為多個有序的程序組織單元，而且利用各頁的元數據集，引入擴展控制邏輯的中間變量數據，大大增加了可供在線監視和調試的數據量，進一步完善了在線調試功能。具體包含以下步驟：

S1,將工業控制過程中的典型實時數據點及其相關屬性封裝成具有統一結構的元數據模型；

S2,以所述元數據模型為基礎，定義并實現各類功能塊，滿足工業控制邏輯組態的需要，任一程序組織單元均可以分解為控制指令集和元數據集；

S3,在控制指令集和元數據集的基礎上，引入各類功能塊的圖元信息元素，圖元信息元素包括坐標和連線信息，形成組態文件結構；

S4,組態軟件基于所述組態文件結構生成算法組態文件，下載到工業控制器中運行后，通過周期性讀取算法組態文件的元數據集，實現在線調試中的在線監視功能；

S5,基于在線監視的前提下，組態軟件通過修改元數據集，實現在線置值功能,具體方法是下發修改元數據集中某數據值及其強置使能位來實現。

元數據模型包括數據實時值、數據類型、數據品質、強置使能位和備用位。

步驟S2)中的控制指令集為由各類功能塊及功能塊可操作的元數據集索引、功能塊引腳間的連線關系所定義的中間層指令語言。

步驟S3)中的組態文件結構包括控制指令集、元數據集、功能塊圖形化信息和內容注釋。

步驟S3)進一步包括：組態軟件從工業控制器內手動或者自動上召所有組態文件，并還原組態SAMA圖、變量初始值和注釋信息。