一种基于工业组态软件的虚拟调试方法、系统、装置及其存储介质与流程

1.本发明涉及虚拟调试技术领域，特别是涉及一种基于工业组态软件的虚拟调试方法、系统、装置及其存储介质。


背景技术：

2.虚拟调试技术目前广泛应用于汽车焊装生产线的前期调试，通过西门子pdps(process designer&process simulate)软件搭建虚拟调试平台，模拟仿真现场设备。在虚拟调试平台中需要集成工业机器人、气动夹具、驱动设备以及人机交互设备等多种现场设备，这些设备都需要与plc之间做信号交互，来完成虚拟调试过程。
3.目前的虚拟调试平台搭建，需要由设计人员根据现场设备的实际状态及客户电控标准，导入所有现场设备与plc之间的交互信号，并且每个工程项目中包含多个plc，所有虚拟调试过程需要用到的交互信号都由pdps软件进行模拟。因而存在以下缺陷：
4.(1)所有设备信号都集成在pdps软件中进行模拟，对于计算机资源消耗较高，导致虚拟调试平台运行缓慢，交互信号存在延迟现象，虚拟调试过程质量不高；
5.(2)对于人机交互设备、安全设备，无法在pdps软件中进行图形化界面显示，影响虚拟调试效率，如图1所示，上述设备在pdps软件中以点信号的形式进行虚拟调试操作，不仅操作界面不直观，而且也严重影响了虚拟调试的效率；
6.(3)虚拟调试平台设计人员需要添加所有设备交互信号到pdps软件中，工作量集中，导致虚拟调试平台搭建周期过长，影响调试效率。
7.因此亟需提供一种新型的虚拟调试方法来解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于工业组态软件的虚拟调试方法、系统、装置及其存储介质，能够减轻pdps软件运行环境的负载压力，也解决了虚拟调试平台设计人员的部分工作量，可缩短虚拟调试平台的搭建周期。
9.为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：提供一种基于工业组态软件的虚拟调试方法，包括以下步骤：
10.s1：根据项目电气图纸梳理硬件设备的电气符号信息，建立对应的符号表导入工业组态软件中；
11.s2：按照与硬件设备进行信息交互的plc的品牌及实际ip地址，建立工业组态软件与plc之间的通讯连接；
12.s3：基于工业组态软件设计交互界面，针对每一个硬件设备设计相应的图形化操作界面；
13.s4：关联图形化操作界面与电气符号信息，建立操作事件与对应变量之间的关系；
14.s5：完成基于工业组态软件的交互界面设计后，通过图形化操作界面触发plc信
号，使plc按照逻辑程序实现相应的逻辑动作，完成虚拟调试过程。
15.在本发明一个较佳实施例中，根据项目电气图纸梳理硬件设备的电气符号信息，包括按照项目电气图纸中的硬件设备的类型将电气符号进行分类，所述电气符号信息包括符号名称、数据类型、数据长度、连接对象、io地址。
16.在本发明一个较佳实施例中，建立工业组态软件与plc之间的通讯连接的通讯协议为工业组态软件提供的标准通讯协议。
17.在本发明一个较佳实施例中，步骤s3还包括把关联的硬件设备设计在同一个画面中。
18.在本发明一个较佳实施例中，步骤s4的具体步骤包括：
19.s401：将硬件设备下某元素的图形化操作界面与该硬件设备的电气符号信息进行一一对应关联；
20.s402：在图形化操作界面中先建立硬件设备下某元素的图形模板，同时关联相应的操作事件，即触发该操作事件时把该图形模板对应的电气符号置为第一变量，结束该操作事件时把该图形模板对应的电气符号置为第二变量，以此类推。
21.为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是：提供一种基于工业组态软件的虚拟调试系统，包括：
22.电气符号信息导入模块，用于根据项目电气图纸梳理硬件设备的电气符号信息，建立对应的符号表导入工业组态软件中；
23.通讯连接模块，用于按照与硬件设备进行信息交互的plc的品牌及实际ip地址，建立工业组态软件与plc之间的通讯连接；
24.交互界面设计模块，用于基于工业组态软件设计交互界面，针对每一个硬件设备设计相应的图形化操作界面；
25.图形与信息关联模块，用于关联图形化操作界面与电气符号信息，建立操作事件与对应变量之间的关系。
26.在本发明一个较佳实施例中，所述交互界面设计模块还用于把关联的硬件设备设计在同一个画面中。
27.在本发明一个较佳实施例中，该虚拟调试系统还包括测试模块，用于对设计完成的基于工业组态软件的交互界面进行调试测试，通过图形化操作界面触发plc信号，使plc按照逻辑程序实现相应的逻辑动作，完成虚拟调试过程。
28.本发明采用的第三个技术方案是：提供一种基于工业组态软件的虚拟调试装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行如上任一项所述方法。
29.本发明采用的第四个技术方案是：提供一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上任一项所述方法。
30.本发明的有益效果是：
31.(1)本发明基于工业组态软件通过图形化界面显示某些硬件设备的状态，同时转移一部分交互信号至该工业组态软件中，减轻了pdps软件运行环境的负载压力，也解决了虚拟调试平台设计人员的部分工作量，可缩短虚拟调试平台的搭建周期；
32.(2)通过设备类型分类的图形化操作界面，可以使操作者快速找到对应设备的位
置，简单点击鼠标即可实现调试效果，同时接受plc反馈信号显示在图形界面上，比单纯在pdps软件中操作更直观；
33.(3)本发明有效地分解了工作量，提升了工作效率，同时从pdps软件中分离出了一部分通讯交互数据，能减轻pdps软件运行电脑的负载，提高调试效率。
附图说明
34.图1是现有技术中利用pdps软件进行虚拟调试的操作界面示意图；
35.图2是本发明基于工业组态软件的虚拟调试方法的流程图；
36.图3是所述方法中步骤s1的生成界面图；
37.图4是所述方法中步骤s2的生成界面图；
38.图5是基于wincc软件设计完成的交互界面示意图；
39.图6是所述基于工业组态软件的虚拟调试系统的结构框图。
具体实施方式
40.下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
41.请参阅图2，本发明实施例包括：
42.一种基于工业组态软件的虚拟调试方法，包括以下步骤：
43.s1：根据项目电气图纸梳理硬件设备的电气符号信息，建立对应的符号表导入工业组态软件中；本示例中，选择基于西门子公司旗下的wincc v7.4版本工业组态软件进行软件开发，主要应用于虚拟调试过程中对人机交互设备及安全设备进行图形化显示和操作，所述人机交互设备即人工操作站，安全设备包括光栅、激光雷达、安全门、安全继电器。
44.按照项目电气图纸中的人机交互设备及安全设备两种类型将电气符号进行分类，如图3所示，所述电气符号信息包括符号名称、数据类型、数据长度、连接对象、io地址。本示例中，所述连接对象即plc(可编程逻辑控制器)。
45.s2：按照与硬件设备进行信息交互的plc的品牌及实际ip地址，建立工业组态软件wincc与plc之间的通讯连接，如图4所示；
46.其中，连接的通讯协议为wincc提供的标准通讯协议。
47.s3：基于工业组态软件设计交互界面，针对每一个硬件设备设计相应的图形化操作界面，在wincc软件中具有相应的图形模板，例如安全门、光栅、激光雷达、按钮、指示灯等；
48.进一步的，可把关联的人机交互设备及安全设备设计在同一画面中。人机交互设备可改变安全设备的状态；若安全设备处在报警状态，可通过设人机交互设备进行复位操作。例如，人机交互设备“op1”，其中包含“start”、“stop”、“reset”、“e-stop”等按钮及指示灯设备，可在设计交互界面时，把该人机交互设备“op1”的界面设计为包含所有交互元素的界面，方便操作者使用；同时把相关的安全设备状态设计在同一画面中，例如，安全门、光栅、激光雷达，实时显示安全设备状态。
49.s4：关联图形化操作界面与电气符号信息，建立操作事件与对应变量之间的关系；具体步骤包括：
50.s401：将硬件设备下某元素的图形化操作界面与该硬件设备的电气符号信息进行一一对应关联；
51.s402：在图形化操作界面中先建立硬件设备下某元素的图形模板，同时关联相应的操作事件，即触发该操作事件时把该图形模板对应的电气符号置为第一变量，结束该操作事件时把该图形模板对应的电气符号置为第二变量，以此类推。
52.例如，定义为“start”的按钮信号，需要在图形化操作界面中先建立按钮的图形模板，同时关联按下事件，即触发按钮的按下鼠标左键事件时把“start”信号置位为“1”；相反，在触发按钮的释放鼠标左键事件时把“start”信号置位为“0”。其中，1和0是变化量，“start”是电气信号，一般会把图形界面元素名称和电气符号名称统一。将图形操作界面中的元素，例如按钮，指示灯等，与电气符号信息做关联，当在图形界面操作时，触发电气信号，通过通讯协议传输给plc。
53.s5：完成基于工业组态软件的交互界面设计后，通过图形化操作界面触发plc信号，使plc按照逻辑程序实现相应的逻辑动作，完成虚拟调试过程。
54.利用该虚拟调试方法设计的交互界面如图5所示，在该界面中包括“central start”、“request to open gate”、“reset”、“emergency stop”、“request to lock gate”等按钮及安全门的图形操作界面，图形操作界面可增加颜色，更加直观醒目。当需要对人机交互设备或安全设备中某电气符号进行虚拟调试时，只需点击对应的图形操作界面即可，操作直观、简便。
55.上述工业组态软件还可采用intouch、ifix、组态王、昆仑通态。
56.该方法基于工业组态软件通过图形化界面显示某些硬件设备的状态，同时转移一部分交互信号至该工业组态软件中，减轻了pdps软件运行环境的负载压力，也解决了虚拟调试平台设计人员的部分工作量，可缩短虚拟调试平台的搭建周期。通过设备类型分类的图形化操作界面，可以使操作者快速找到对应设备的位置，简单点击鼠标即可实现调试效果，同时接受plc反馈信号显示在图形界面上，比单纯在pdps软件中操作更直观。
57.本发明实施例中，参阅图6，还提供一种基于工业组态软件的虚拟调试系统，包括：
58.电气符号信息导入模块，用于根据项目电气图纸梳理硬件设备的电气符号信息，建立对应的符号表导入工业组态软件中；
59.通讯连接模块，用于按照与硬件设备进行信息交互的plc的品牌及实际ip地址，建立工业组态软件与plc之间的通讯连接；
60.交互界面设计模块，用于基于工业组态软件设计交互界面，针对每一个硬件设备设计相应的图形化操作界面；
61.图形与信息关联模块，用于关联图形化操作界面与电气符号信息，建立操作事件与对应变量之间的关系；
62.进一步的，所述交互界面设计模块还用于把关联的硬件设备设计在同一个画面中。
63.进一步的，该虚拟调试系统还包括测试模块，用于对设计完成的基于工业组态软件的交互界面进行调试测试，通过图形化操作界面触发plc信号，使plc按照逻辑程序实现相应的逻辑动作，完成虚拟调试过程。
64.本示例的一种基于工业组态软件的虚拟调试系统，可执行本发明所提供的一种基
于工业组态软件的虚拟调试方法，可执行方法示例的任何组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
65.该系统有效地分解了工作量，提升了工作效率，同时从pdps软件中分离出了一部分通讯交互数据，能减轻pdps软件运行电脑的负载，提高调试效率。
66.本发明实施例还提供一种基于工业组态软件的虚拟调试装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行如上任一项所述方法。
67.本发明实施例还提供一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如上任一项所述方法。
68.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
69.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
70.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
71.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
72.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。