[发明专利]使工业控制系统多个组件间的配置改变同步的方法和设备

说明书

本专利申请是申请日为2010年3月30日、申请号为201010140026.8、发明名称为“工业控制系统和更新工业控制系统的配置的方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。根据本发明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，本发明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，本发明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。本发明的次要目的是：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，本发明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。