一种可编程逻辑控制器及数据处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种可编程逻辑控制器及数据处理系统，包括：内存；处理芯片，与内存相连；与处理芯片相连、通过数据采集端口与至少一个外部被监控设备相连、用于通过数据采集端口实现对至少一个外部被监控设备的实时数据的采集、并将实时数据发送给处理芯片的数据采集器；与处理芯片的数据存储端口相连、用于接收并存储处理芯片发送的实时数据的硬件存储器。根据本实用新型方案，通过在可编程逻辑控制器中增加硬件存储器，以实现对数据采集器采集到的实时数据进行存储，由于无需利用内存进行存储，因此，可以实现对大量数据的存储，进而可以提高数据分析的准确性。
【专利说明】
一种可编程逻辑控制器及数据处理系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及自动控制技术领域，特别涉及一种可编程逻辑控制器及数据处理系统。【背景技术】
[0002]PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)是一种用于实现对被监控设备进行控制的设备，PLC通常具有较高的通道数据采样率，在采样过程中会产生大量的实时数据，通过将这些数据上传到终端，终端可以利用这些实时数据实现对被监控设备的控制，且这些实时数据的存储有助于对被监控设备的故障原因进行分析。由于PLC与终端之间的通信链路存在带宽限制，因此，PLC无法将实时采集到的数据传输到终端。
[0003]在现有技术中，PLC可以将实时采集到的数据存储到内存中，当终端需要获取该内存中的数据时，PLC将内存中的数据上传至终端。
[0004]由于内存的存储容量较小，只能存储短时间内的数据，当内存中无法继续存储采集的数据时，会造成大量数据的丢失，从而给终端的数据分析的准确性造成影响。【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例提供了一种可编程逻辑控制器及数据处理系统，以实现对大量数据的实时存储。
[0006]本实用新型提供了一种可编程逻辑控制器，包括:
[0007]内存；
[0008]处理芯片，与所述内存相连；
[0009]与所述处理芯片相连、通过数据采集端口与至少一个外部被监控设备相连、用于通过所述数据采集端口实现对所述至少一个外部被监控设备的实时数据的采集、并将采集到的所述实时数据发送给所述处理芯片的数据采集器；
[0010]与所述处理芯片的数据存储端口相连、用于接收并存储所述处理芯片发送的所述实时数据的硬件存储器。[〇〇11]其中，所述硬件存储器包括:安全数字存储卡SD、多媒体卡MMC、存储卡XD、智能存储卡SM、硬盘和U盘中的至少一种。[0〇12]其中，所述数据采集端口包括:数字量输入端口 D1、数字量输出端口 D0、模拟量输入端口 AI和模拟量输出端口 A0中的至少一种。
[0013]其中，所述处理芯片包括:与外部终端相连、用于接收外部终端发送的配置数据的第一数据读写端口，和，与所述第一数据读写端口相连、用于根据所述配置数据实现配置更新的配置单元。
[0014]其中，所述处理芯片包括:与外部终端相连、用于接收外部终端发送针对目标数据的读取指令、并向外部终端返回所述目标数据的第二数据读写端口，和，与所述第二数据读写端口相连、用于根据所述读取指令向所述硬件存储器读取所述目标数据的读取单元。[0〇15]其中，所述处理芯片进一步包括:与所述数据存储端口相连、与所述读取单元相连、用于在监测到所述读取单元在所述硬件存储器中读取到所述目标数据时将所述硬件存储器中存储的所述目标数据擦除的数据擦除单元。
[0016]其中，所述第二数据读写端口为以太网端口或USB接口。
[0017]其中，所述可编程逻辑控制器进一步包括:与所述处理芯片和所述数据采集器分别相连、用于根据所述配置数据进行计时、并在达到所述配置数据配置的目标时刻时通知所述处理芯片当前时刻达到所述目标时刻的计时器；
[0018]所述数据采集器与所述配置单元相连，用于根据所述配置数据以及根据所述处理芯片在接收到所述计时器发送的通知时发送的采集指令实现对所述至少一个外部被监控设备的数据采集。
[0019]本实用新型还提供了一种数据处理系统，包括上述任一所述的可编程逻辑控制器、以及与所述可编程逻辑控制器相连的至少一个被监控设备。
[0020]其中，所述数据处理系统进一步包括:与所述可编程逻辑控制器相连、用于向所述可编程逻辑控制器发送针对目标数据的读取指令、并接收所述可编程逻辑控制器返回的所述目标数据的终端。
[0021]本实用新型实施例提供了一种可编程逻辑控制器及数据处理系统，在可编程逻辑控制器中增加硬件存储器，以实现对数据采集器采集到的实时数据进行存储，由于无需利用内存进行存储，因此，可以实现对大量数据的存储，进而可以提高数据分析的准确性。【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[〇〇23]图1是本实用新型一个实施例提供的PLC的一种结构示意图；[〇〇24]图2是本实用新型一个实施例提供的PLC的另一种结构示意图；[〇〇25]图3是本实用新型一个实施例提供的数据处理系统的一种结构示意图；
[0026]图4是本实用新型一个实施例提供的数据处理系统的另一种结构示意图；[〇〇27]图5是本实用新型一个实施例提供的数据处理方法的流程图。【具体实施方式】
[0028]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029]如图1所示，本实用新型实施例提供了一种可编程逻辑控制器，该可编程逻辑控制器可以包括:
[0030]内存 101;
[0031]处理芯片102，与所述内存101相连；
[0032]与所述处理芯片102相连、通过数据采集端口103与至少一个外部被监控设备相连、用于通过所述数据采集端口 103实现对所述至少一个外部被监控设备的实时数据的采集、并将采集到的所述实时数据发送给所述处理芯片102的数据采集器104;
[0033]与所述处理芯片102的数据存储端口105相连、用于接收并存储所述处理芯片102发送的所述实时数据的硬件存储器106。
[0034]根据本实用新型的上述实施例，在可编程逻辑控制器中增加硬件存储器，以实现对数据采集器采集到的实时数据进行存储，由于无需利用内存进行存储，因此，可以实现对大量数据的存储，进而可以提高数据分析的准确性。
[0035]由于现有的PLC中的内存容量较小，一般为2GB左右，只能存储很小一部分的数据，因此，在本实用新型一个实施例中，可以在PLC中增加硬件存储器，该硬件存储器的容量可以比内存容量大，且该硬件存储器的个数可以为至少一个，该至少一个硬件存储器通过PLC中处理芯片上的数据存储端口与处理芯片相连，从而可以实现对大量数据的存储。
[0036]在本实用新型一个实施例中，该数据存储端口可以是插槽，在将至少一个硬件存储器与处理芯片相连时，只需将该至少一个硬件存储器插入该插槽即可。
[0037]其中，该处理芯片202可以是MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，请参考图2，为本实用新型一个实施例的结构示意图。
[0038]在本实用新型一个实施例中，该硬件存储器可以包括:SD(SeCure DigitalMemory Card，安全数字存储卡)、MMC(Multimedia Card，多媒体卡)、XD(Picture Card，存储卡)、SM(Smart Media，智能存储卡)、硬盘和U盘中的至少一种。
[0039]由于现有技术中将实时数据存储在内存中，且由于内存的特性为掉电后数据丢失，因此，在本实用新型一个实施例中，该硬件存储器可以为可掉电存储器，从而可以防止PLC在掉电后，硬件存储器中存储的数据丢失。
[0040]其中，该PLC中在包括多个硬件存储器时，该多个硬件存储器可以是多个上述同一种设备，也可以是多个上述不同种类的设备，该多个硬件存储器的选择由实际使用情况确定。
[0041]在本实用新型一个实施例中，当硬件存储器分别为上述不同种类的设备时，该用于实现硬件存储器与处理芯片相连的数据存储端口也不相同，例如，请参考图2，当硬件存储器206为SD时，那么该数据存储端口 205可以是SD10(Secure Digital Input andOutput，安全数字输入输出)接口。
[0042]在本实用新型一个实施例中，由于该PLC可以包括至少一个硬件存储器，当该PLC包括多个硬件存储器时，该多个硬件存储器的数据存储方式可以包括但不限于以下几种:
1、该多个硬件存储器可以实现采集数据的分类存储，不同类型或者不同标签或者不同时期的数据存储在不同的硬件存储器中；2、利用该多个硬件存储器实现主备存储，主硬件存储器与备硬件存储器可以存储相同的采集数据，当主硬件存储器故障时，可以利用备硬件存储器实现对主硬件存储器中所存储数据的备份，从而提高了存储数据的安全性。
[0043]由于PLC可以实现对外部被监控设备的数据采集，该PLC—般可以通过数据采集端口与外部被监控设备相连，为了实现对外部被监控设备不同形式的数据采集，在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该数据采集端口 203可以包括:DI (数字量输入端口 )、D0(数字量输出端口)、AI(模拟量输入端口)和A0(模拟量输出端口)中的至少一种。
[0044]其中，DI用于实现数字量的输入，例如，现场栗反馈回的启停信号，开关阀反馈回的开关信号等，该数字量包括I和O两种状态。
[0045]其中，DO用于实现数字量的输出，例如，发送给开关阀继电器的开关信号，同样的，该数字量包括I和O两种状态。
[0046]其中，Al用于实现模拟量的输出，例如，调节阀发送出去的信号。
[0047]其中，AO用于实现模拟量的输入，例如，所有的变送器接入DCS(DistributedControl System，分布式控制系统)的信号。其中，模拟量的信号是连续的。
[0048]由于PLC在实现对外部被监控设备的数据采集之前，首先需要对PLC进行配置，以使PLC可以根据该配置实现对外部被监控设备的数据采集和存储。因此，在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该处理芯片202还可以包括:与外部终端相连、用于接收外部终端发送的配置数据的第一数据读写端口 2021，和，与所述第一数据读写端口 2021相连、用于根据所述配置数据实现配置更新的配置单元2022。
[0049]其中，该配置数据可以包括:PLC对目标时间段内所采集的携带有目标标签的数据进行存储;外部终端在向PLC发送读取指令时，PLC是否根据该读取指令返回对应的目标时间段和目标标签的数据;外部终端在获取到PLC中存储的目标数据之后是否需要对该目标数据进行擦除，以节省该硬件存储器存储空间;PLC在进行数据存储时是否使用数据压缩的方式进行存储;存储的数据是否具有时间戳等。
[0050]例如，该配置数据用于实现的配置为:PLC对每天12:00-16:00之间的标签为流量的数据进行存储，外部终端在向PLC发送读取指令时，PLC需要根据该读取指令返回对应的目标时间段和目标标签的数据，外部终端在获取到PLC中存储的目标数据之后需要将PLC中存储的该目标数据进行擦除;PLC在进行数据存储时采用数据压缩的方式进行存储;存储的数据具有时间戳，以保证外部终端在读取目标时间段的数据时，可以根据该时间戳查找响应数据。
[0051]由于PLC在进行数据采集时，可能对于连续的一个时间段内采集到的数据值不变，为了节省硬件存储器的存储空间，可以将该连续的一个时间段内采集的相同数据值的数据进行压缩存储。
[0052]在本实用新型一个实施例中，由于该配置数据可以用于实现PLC根据目标时间段对目标标签的数据的存储，因此，请参考图2，该PLC可以进一步包括:与所述处理芯片和所述数据采集器分别相连、用于根据所述配置数据进行计时、并在达到所述配置数据配置的目标时刻时通知所述处理芯片202当前时刻达到所述目标时刻的计时器207;其中，所述数据采集器204与所述配置单元2022相连，用于根据所述配置数据以及根据所述处理芯片202在接收到所述计时器207发送的通知时发送的采集指令实现对所述至少一个外部被监控设备的数据采集。
[0053]在本实用新型一个实施例中，该PLC中包括的内存201可以是RAM(Random-AccessMemory，随机存储存储器)。进一步地，该PLC可以进一步包括:Flash(闪存)(图中未示出)，用于存储外部终端发送的配置数据。其中，RAM和Flash中均可存储一份该配置数据，当PLC断电重启时，RAM中的数据丢失，该RAM可以读取Flash中的配置数据，以使PLC根据该配置数据实现采集存储功能。
[0054]在本实用新型一个实施例中，请参考图2，该处理芯片202进一步可以包括:与外部终端相连、用于接收外部终端发送针对所述目标数据的读取指令、并向外部终端返回所述目标数据的第二数据读写端口 2023，和，与所述第二数据读写端口 2023相连、用于根据所述读取指令向所述硬件存储器206读取所述目标数据的读取单元2024。
[0055]在本实用新型一个实施例中，该处理芯片202进一步包括:与所述数据存储端口205相连、与所述读取单元2024相连、用于在监测到所述读取单元2024在所述硬件存储器206中读取到所述目标数据时将所述硬件存储器206中存储的所述目标数据擦除的数据擦除单元2025。
[0056]在本实用新型一个实施例中，该第一数据读写端口2021和该第二数据读写端口2023可以是处理芯片202上的同一个端口，也可以是不同端口。其中，第一数据读写端口2021和该第二数据读写端口 2023均可以为:以太网端口或USB接口。
[0057]在本实用新型一个实施例中，由于该至少一个硬件存储器在PLC中是通过数据存储端口相连的，因此，在外部终端需要读取硬件存储器中存储的数据时，可以直接将硬件存储器从PLC中取出，并利用读卡器实现对硬件存储器中所存储数据的读取和/或擦除。
[0058]在本实用新型一个实施例中，也可以通过PLC的HMI(Human Machine Interface，人机界面)实现对PLC的配置，以及，通过PLC的HMI或通过通信(网络、USB、现场总线等)实现对PLC中该至少一个硬件存储器的停止、恢复、启动、复位、维护等功能。
[0059]本实用新型一个实施例还提供了一种数据处理系统，请参考图3，该数据处理系统可以包括上述任一实施例所述的可编程逻辑控制器301、以及与可编程逻辑控制器301相连的至少一个被监控设备302。
[0060]其中，该可编程逻辑控制器301用于实现对至少一个被监控设备302的数据监控与米集。
[0061]在本实用新型一个实施例中，请参考图4，该数据处理系统可以进一步包括:与所述可编程逻辑控制器401相连、用于向所述可编程逻辑控制器401发送针对目标数据的读取指令、并接收所述可编程逻辑控制器401返回的所述目标数据的终端403。
[0062]其中，该终端403在读取到PLC中所存储的目标数据之后，可以根据该目标数据建立一个高保真度的模型，利用该模型可以确定哪些应用程序需要进一步完善，需要对那些设备的状态进行监测，以及实现故障诊断等。
[0063]在本实用新型一个实施例中，该终端403也可以向可编程逻辑控制器401发送配置数据，以使可编程逻辑控制器401根据该配置数据实现对至少一个被监控设备402的数据采集及存储。
[0064]为了更加清楚地体现本实用新型实施例的应用，利用本实用新型实施例实现数据处理的过程，请参考图5，包括以下步骤:
[0065]步骤501:终端通过PLC中处理芯片上的第一数据读写端口向处理芯片上的配置单元发送配置数据。
[0066]步骤502:配置单元将配置数据存储到RAM和/或Flash中，并实现配置数据的更新。
[0067]步骤503:数据采集器根据该配置数据以及利用数据采集端口实现对被监控设备的监控和数据采集，并将采集到的目标数据发送给处理芯片。
[0068]步骤504:处理芯片将目标数据通过数据存储端口发送给硬件存储器。
[0069]步骤505:硬件存储器存储该目标数据。
[0070]步骤506:终端通过处理芯片上的第二数据读写端口向处理芯片上的读取单元发送读取指令，该读取指令用于获取目标数据。
[0071 ]步骤507:读取单元根据该读取指令从硬件存储器中查找并读取该目标数据，并将该目标数据通过第二数据读写端口发送给终端。
[0072]其中，在该步骤中，数据擦除单元在监测到读取单元读取到硬件存储器中的目标数据时，将该硬件存储器中的目标数据擦除。
[0073]综上，本实用新型实施例至少可以实现如下有益效果:
[0074]1、在本实用新型实施例中，在可编程逻辑控制器中增加硬件存储器，以实现对数据采集器采集到的实时数据进行存储，由于无需利用内存进行存储，因此，可以实现对大量数据的存储，进而可以提高数据分析的准确性。
[0075]2、在本实用新型实施例中，该至少一个硬件存储器可以实现采集数据的分类存储，从而可以使得在外部终端读取目标数据时，可以根据该目标数据的类型快速在存储有该类型的硬件存储中查找到该目标数据，从而提高了目标数据的读取速度。
[0076]3、在本实用新型实施例中，该至少一个硬件存储器可以实现主备存储，主硬件存储器与备硬件存储器可以存储相同的采集数据，可以保证当主硬件存储器故障时，可以利用备硬件存储器实现对主硬件存储器中所存储数据的备份，从而提高了存储数据的安全性。
[0077]4、在本实用新型实施例中，外部终端通过向PLC发送配置数据，可以使得PLC在将存储的目标数据发送给外部终端之后，对硬件存储器中存储的该目标数据进行擦除，从而可以节省该硬件存储器的存储空间。
[0078]5、在本实用新型实施例中，外部终端通过向PLC发送配置数据，可以使得PLC在进行数据存储时使用数据压缩的方式进行存储，从而可以进一步节省该硬件存储器的存储空间。
[0079]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
[0080]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
[0081]最后需要说明的是:以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种可编程逻辑控制器，其特征在于，包括:内存；处理芯片，与所述内存相连；与所述处理芯片相连、通过数据采集端口与至少一个外部被监控设备相连、用于通过 所述数据采集端口实现对所述至少一个外部被监控设备的实时数据的采集、并将采集到的 所述实时数据发送给所述处理芯片的数据采集器；与所述处理芯片的数据存储端口相连、用于接收并存储所述处理芯片发送的所述实时 数据的硬件存储器。2.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述硬件存储器包括:安全 数字存储卡SD、多媒体卡MMC、存储卡XD、智能存储卡SM、硬盘和U盘中的至少一种。3.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述数据采集端口包括:数 字量输入端口 D1、数字量输出端口 DO、模拟量输入端口 AI和模拟量输出端口 A0中的至少一 种。4.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述处理芯片包括:与外部 终端相连、用于接收外部终端发送的配置数据的第一数据读写端口，和，与所述第一数据读 写端口相连、用于根据所述配置数据实现配置更新的配置单元。5.根据权利要求1所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述处理芯片包括:与外部 终端相连、用于接收外部终端发送针对目标数据的读取指令、并向外部终端返回所述目标 数据的第二数据读写端口，和，与所述第二数据读写端口相连、用于根据所述读取指令向所 述硬件存储器读取所述目标数据的读取单元。6.根据权利要求5所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述处理芯片进一步包括: 与所述数据存储端口相连、与所述读取单元相连、用于在监测到所述读取单元在所述硬件 存储器中读取到所述目标数据时将所述硬件存储器中存储的所述目标数据擦除的数据擦 除单元。7.根据权利要求5所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述第二数据读写端口为以 太网端口或USB接口。8.根据权利要求4所述的可编程逻辑控制器，其特征在于，所述可编程逻辑控制器进一 步包括:与所述处理芯片和所述数据采集器分别相连、用于根据所述配置数据进行计时、并 在达到所述配置数据配置的目标时刻时通知所述处理芯片当前时刻达到所述目标时刻的 计时器；所述数据采集器与所述配置单元相连，用于根据所述配置数据以及根据所述处理芯片 在接收到所述计时器发送的通知时发送的采集指令实现对所述至少一个外部被监控设备 的数据采集。9.一种数据处理系统，其特征在于，包括上述权利要求1-8中任一所述的可编程逻辑控 制器、以及与所述可编程逻辑控制器相连的至少一个被监控设备。10.根据权利要求9所述的数据处理系统，其特征在于，所述数据处理系统进一步包括: 与所述可编程逻辑控制器相连、用于向所述可编程逻辑控制器发送针对目标数据的读取指 令、并接收所述可编程逻辑控制器返回的所述目标数据的终端。
【文档编号】G05B19/05GK205563224SQ201620136084
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】卓越, 杨小松, 吴剑强, 李季
【申请人】西门子公司