CN102236340B - 一种多设备管理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多设备管理方法，包括：发送用户通过用户界面输入的设备控制消息或者基于时间片发送设备状态查询消息；将消息转换为设备能够识别的数据流，并将数据流发送到相应物理链路上；从物理链路上接收到数据流的设备将数据流解析为命令，执行命令，并返回反馈数据；将反馈数据经由其所用物理链路反馈到用户界面。相应地，提供一种多设备管理装置，包括UI模块、全局设备监控模块、消息解析模块、设备控制模块、链路通信和管理模块以及系统设备集。本发明基于时间片进行设备状态查询，按照不同物理链路划分多个链路接口模块，各个模块独立工作，并行处理，从而提供了一种兼容各种不同物理链路、通信协议和不同响应速度的设备的多设备综合管理方法。

Description

一种多设备管理方法和装置

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，具体涉及一种用于控制多个设备的管理方法和装置。

背景技术

目前，在许多生产制造等领域中，往往由多个不同的设备有机地结合在一起构成一个被控系统，因此，需要对这些设备进行联动控制，其中通常会涉及到许多个技术领域，包括电子、物理、化学、机械以及软件等技术。同时，在现有主流系统架构中，不同设备之间的互连存在着多种物理链路途径，即使是使用同一物理链路，不同的设备也可以使用完全不同的通信协议，而且，不同的设备对于消息的响应速度也不一样，从而导致多设备的管理非常冗繁复杂。如何便捷有效地管理和维护所有设备是设计系统控制时所需要解决的重要问题。

比如，对于典型的数字喷墨印刷系统，通常包括机械走纸平台、供墨系统、烘干设备和主控制器等，其中，供墨系统用于给喷墨头提供墨水，烘干设备用于提供UV烘干固化功能，也称为UV固化设备。在机械走纸平台正常联机的情况下，如果主控制器启动打印，那么机械走纸平台需要立刻开始运动。在机械走纸平台的运转速度达到一定的设定值之后，主控制器通知烘干设备点亮UV灯。在印刷作业结束，即，作业输出完成时，主控制器通知烘干设备关闭UV灯，并通知机械走纸平台停止运动。在整个控制过程中，对于供墨系统，除了需要关注其运转是否正常之外，还需要关注剩余的墨量是否满足特定要求。因此，在软件管理层次上，需要在系统生命周期中不断地查询和更新这个墨量信息。而对于UV烘干设备，在它启动之外，不再需要太多的细节状态的管理。从此可看出，在喷墨印刷系统中，需要按照一定的流程对各个设备进行联动控制，而且对于各个设备的处理是有差别的，需要分别进行管理和维护。

此外，如上所述，主控制器和其它设备之间的互连存在着多种物理链路途径，以普通PC冯·诺依曼物理架构为例，常见的链路包括PCI、PCIe、USB、RS232、RS485等。即使是同一物理链路，不同的设备也可以使用完全不同的通信协议，常见的工业用协议包括MODBUS、proforbus等，这些协议都支持以太网的链路。而且，不同的设备对于消息的响应速度也完全不一样。这些原因都导致了多设备的管理非常冗繁复杂。

目前，在大多数印刷企业中，通常采用主控制器和设备分离管理的操作方式。具体地讲，一套喷墨印刷系统由多个操作人员操作，其中一个操作人员管理主控制器，其他操作人员分别负责管理机械走纸平台等空间上分离的各个被控设备。在启动设备、关闭设备以及出现异常情况时，操作人员需要来回地跑动，逐个地处理在空间上分离的各个设备。而且，各个被控设备的状态往往不能及时更新到主控制器的用户界面上，从而使得管理主控制器的操作人员无法随时获知每个设备的当前状态，不能及时处理设备故障等异常问题。这种操作方式导致生产效率非常低下，而且很容易发生某些事故。比如，由于某些固化设备需要很大的能量，如果机械走纸平台先停车而固化设备尚未关闭时，极易出现纸张着火的情况，此时就变得非常危险。因此，对于喷墨印刷系统而言，需要非常严格的生产流程管理，必须及时了解设备的当前状态并作出适当的处理，而目前这种分离操作方式并不能做到很好的集成控制，自动化程度不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种多设备的管理方法和装置，以实现对多个设备的便捷有效的自动化控制，简化操作流程，提高控制效率。

为了实现以上目的，本发明提供的多设备管理方法包括以下步骤：消息发送步骤，用于发送用户通过用户界面输入的设备控制消息或者基于时间片发送设备状态查询消息；消息传送步骤，用于将发送的设备状态查询消息或设备控制消息转换为被查询或被控设备能够识别的数据流，并将该数据流发送到该设备所用物理链路上；消息执行步骤，用于从相应物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并返回相应的反馈数据；消息反馈步骤，用于将设备返回的反馈数据经由其所用物理链路反馈到用户界面。其中，按照设备的特性(比如，设备响应速度)及其状态信息重要性以及用户界面的响应速度等标准划分时间片。

相应地，本发明提供一种多设备管理装置，包括：用户界面模块，接收用户输入，显示各个设备的状态信息，并将用户输入的设备控制消息发送给消息解析模块；全局设备监控模块，基于时间片将设备状态查询消息发送给消息解析模块，并将返回的反馈数据更新到用户界面模块，必要时提供报警信息；消息解析模块，对从全局设备监控模块接收的设备状态查询消息或者从用户界面模块接收的设备控制消息进行解析，并将解析得到的数据流分发到该设备的设备控制模块；m个设备控制模块，分别对应于所述多个设备，用于将从消息解析模块接收的相应设备的特定数据流转换为该设备能够识别的数据流，其中，m≥1；n个链路通信和管理模块，分别对应于所述多个设备所使用的n条物理链路，用于对相应物理链路上的设备进行监控和协调，并将数据流发送到相应物理链路上，接收设备返回的反馈数据并将其返回到全局设备监控模块，其中，n≥1；n个系统设备集，分别与n个链路通信和管理模块对应，每个系统设备集中包括相应物理链路上的所有设备，从其所在物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己的，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并经由该物理链路将相应的反馈数据返回到相应的链路通信和管理模块。

在本发明中，作为主控制层的全局设备监控模块基于时间片查询设备状态，使得快速响应设备和慢速响应设备能够保持一定程度上的并行兼容。按照不同的物理链路划分链路接口模块，各个模块独立工作，并行处理，从而便捷高效地处理同一链路上的不同设备的竞争和同步。在传送各种消息时，将消息分别转换为其设备能够识别的数据流，从而实现多种通信协议的兼容。通过这些方式，本发明提供了一种兼容各种不同物理链路、通信协议和不同响应速度的设备的多设备综合管理方法，使得多个设备能够更容易地集成，达到联动控制的需求，促进生产流程的简化和生产效率的提高。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的多设备管理方法的流程图；

图2是根据本发明的第一实施例的多设备管理装置的框图；

图3是根据本发明的第二实施例的多设备管理装置的流程图；

图4是喷墨印刷系统的示意图；

图5是设备类定义；

图6是设备控制消息处理流程图；

图7是时间片设置的示意图；

图8是消息处理线程和总线读取线程的示意图。

具体实施方式

本发明方法适用于具有多个设备的被控系统，尤其是对于多个设备之间以多种物理链路和通信协议连接的系统具有良好的控制效果。以下，将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

(第一实施例)

图1是根据本发明的第一实施例的多设备管理方法的流程图，在该流程图中，按照消息处理流程来进行说明。参照图1，该方法包括以下步骤：

步骤1、消息发送步骤

在本发明中，所述消息包括设备状态查询消息和设备控制消息，设备状态查询消息用于查询设备的当前状态信息，设备控制消息用于控制设备执行相应的命令，一般由用户根据用户界面中当前更新的设备状态信息输入。

对于设备状态查询消息，考虑到在需要维护数量比较多的设备的情况下，如果每次都将所有的设备遍历查询一遍，那么不仅每次查询的时间会比较长，而且在多数情况下，大多数的高频率查询也是不必要的，即，并不是每个设备都需要不间断地查询，所以可建立一个时间片，按照该时间片发送设备状态查询消息。对于时间片设置，可根据设备的特性(比如，设备响应速度)及其状态信息重要性、以及用户界面响应速度等标准来进行划分，即，以设备的特性及其状态信息重要性和用户界面响应速度等作为时间片划分策略参数来确定每个设备的查询频率。只有当某一特定设备的时间片到来时，才发送对该设备的状态查询消息。通过根据设备响应速度等标准而建立的时间片的分配机制，使得快速响应设备和慢速响应设备能够保持一定程度上的并行兼容，有效地协调响应速度不同的设备，从而可根据不同的设备特性以适当的频率更新所有设备的当前状态。

此外，为了能够提高用户对发生异常情况的设备的关注程度以增强安全性，时间片支持动态调整，即，在某设备出现异常情况需要进行报警时，增加该设备的查询频率，督促用户尽快进行处理，而在该设备恢复正常之后，减少或恢复该设备的查询频率，以有效地减轻系统负荷。

步骤2、消息转换和传送步骤

在该步骤中，将发送的设备状态查询消息或设备控制消息转换为被查询或被控设备能够识别的数据流，并将该数据流发送到该设备所用物理链路上。

这里指出，为了能够兼容不同设备所使用的不同协议，将发送给各个设备的消息转换为该设备能够识别的数据流，数据流可以是二进制，也可以是ASCII字符，根据该设备所用的通信协议而定。比如，在某设备使用标准工业协议MODBUS的情况下，将发送给该设备的消息转换为该设备能够识别的二进制数据流。

步骤3、消息执行步骤

在该步骤中，从相应物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并返回相应的反馈数据。这里，反馈数据包括该设备的状态信息和/或命令执行结果。

步骤4、消息反馈步骤

在该步骤中，将设备返回的反馈数据经由其所用物理链路反馈到用户界面。

以上概括性地对一条消息的处理流程进行了描述。但是，在实际的多设备管理过程中，往往需要同时对不同物理链路上的多个设备进行状态查询和控制。因此，在将多个消息转换为数据流向物理链路发送的过程中，需要考虑设备的竞争问题以及对于不同响应速度的设备的协调问题。具体地讲，如何保证多个设备同时发送消息时不导致物理链路拥堵；如何保证设备返回的数据能够在正确的时间点反馈到正确的目标上；如何处理设备响应时间过程或者无响应，等等。

在本发明中，针对多个设备的竞争问题，可使用类似于操作系统的“非优先权式的多任务”处理方式，即，协作式多任务处理方式。具体地讲，建立多个线程用于消息处理，并在竞争资源“链路通道”处设置临界区域，使用链路的各个设备平等享有链路占有权，在任意时刻只允许一个消息处理线程对临界区域中的共享资源进行访问，而其它试图进入临界区域的线程将被挂起，即，放入到消息队列中，一直持续到进入临界区域的线程离开，从而保证任意时刻各个设备对链路的独占特性。临界区域的设置和使用属于本领域编程人员公知的技术，因此，省略其详细描述。当然，还可采用本领域技术人员公知的其它多任务处理方式来解决多个设备的竞争问题。

此外，除了以上步骤之外，本发明方法还可包括其它优化步骤。比如，为了支持设备的即插即用以提高整个系统对设备进行维护和管理的灵活性，可允许插入新的设备或者拆除其中任一设备。此时，在时间片中增加或删除用于查询该设备状态的时间片，并基于修改的时间片发送设备状态查询消息。

为了实现以上方法，本发明提供如图2所示的装置。在图2中，假设在被控系统中存在m个设备，按照这m个设备所使用的n条物理链路将这m个设备划分为n个设备集，其中，m≥1，n≥1。

参照图2，该装置包括用户界面(UI)模块10、全局设备监控模块20、消息解析模块30、m个设备控制模块40、n个链路通信和管理模块50以及n个系统设备集60。具体地讲，各个模块如下操作：

UI模块10接收用户输入，显示各个设备的状态信息，并将用户输入的设备控制消息发送给消息解析模块30；

全局设备监控模块20基于时间片将设备状态查询消息发送给消息解析模块30，并将返回的反馈数据更新到UI模块10，必要时提供报警信息；

消息解析模块30对从全局设备监控模块20接收的设备状态查询消息或者从UI模块10接收的设备控制消息进行解析，并将解析得到的数据流分发到该设备的设备控制模块40，该数据流主要包含软件层次定义的消息ID以及各消息所需的结构体，所述消息ID表示对整个设备集的所有命令的统一编码；

设备控制模块40将从消息解析模块30接收的相应设备的特定数据流转换为该设备能够识别的数据流；

链路通信和管理模块50主要用于处理同一物理链路上不同设备之间的竞争问题以及响应速度不同的设备的协调问题，具体地讲，对相应物理链路上的设备进行监控和协调，并将数据流发送到相应物理链路上，接收设备返回的反馈数据并将其返回到全局设备监控模块20；

系统设备集60中从其所在物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己的，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并经由该物理链路将相应的反馈数据返回到相应的链路通信和管理模块50。

为了支持设备的即插即用，在插入新的设备或删除其中任一设备时，全局设备监控模块20在时间片中增加或删除用于查询该设备状态的时间片，并基于修改的时间片发送设备状态查询消息。

从图2可看出，本发明装置将管理层次分为主控制层和链路控制层。作为主控制层的全局设备监控模块20逐个扫描监控所有的设备，将所有设备的反馈信息更新到用户界面，同时处理新的设备插入或设备删除请求。在主控制层的下层，即，链路控制层，以物理链路为单位，即，按照不同的链路接口划分多个链路通信和管理模块50，各个链路通信和管理模块50独立工作，并行地对各个物理链路上的设备进行监控和协调，处理使用同一链路的多个设备的竞争和同步。通过这样的模块划分，按照不同的任务分配抽象了多个管理层次，具有很好的扩展性。

(第二实施例)

第二实施例与第一实施例的不同之处在于对设备状态查询消息的处理。在第二实施例中，为了提高设备状态查询的快速反应能力，减轻信道负荷，提高处理效率，基于第一时间片不断读取设备状态，并将读取的设备状态缓存，其中，第一时间片主要根据设备的特性(比如，设备的响应速度)及其状态信息重要性等而设置。同时，基于第二时间片从缓存直接读取设备状态信息返回到用户界面。第二时间片主要根据设备的特性(比如，设备响应速度)及其状态信息重要性以及UI的响应速度等而设置，第一时间片与第二时间片之间最好相差一个预定时间片间隔。这样，可通过直接读取预先缓存的设备状态信息，而不必占用信道，就可迅速地获取设备状态。

为了实现以上方法，本发明提供如图3所示的装置。图3所示装置与图2所示装置的不同之处在于增加了一个设备状态缓存70。链路通信和管理模块50基于第一时间片不断读取设备状态，并将各个设备反馈的状态信息缓存在设备状态缓存70中。同时，全局设备监控模块20基于第二时间片从设备状态缓存70中直接读取所查询的设备的状态信息，并将该状态信息更新到UI模块10。此时，全局设备监控模块20不必将设备状态查询消息发送到消息解析模块30进行解析，然后发送到相应的物理链路等待消息返回，而是直接从预先存储的设备状态缓存70中读取设备状态，可极大地提高状态查询的反应能力。

以下，为了更进一步说明本发明方法及其技术效果，将以图4所示以数字喷墨印刷系统作为示例对第二实施例进行阐述。

在图4所示的数字喷墨印刷系统中，存在多个辅助设备，每个设备之间具有很大的差异性，它们和作为主控制器的图3所示多设备管理装置的数据链路存在多种方式，比如，它们可能直接连接至主控制器，但更多情况是采用总线方式和主控制器连接。在喷墨印刷系统的典型应用中，4色供墨系统和UV固化设备这5个设备使用工业控制常用的RS485接口协议，并且按照总线网的拓扑结构连接在一起，然后通过RS485转换芯片连接到图3所示多设备管理装置上。众所周知，总线网具有如下特点：多台设备公用一条传输信道，信道利用率较高；同一时刻只能有两台设备进行通信，即，只能有两个设备占用总线；某个节点的故障不影响整个网络的工作。

在该示例中，使用面向对象方法，封装设备特性，区别处理喷墨印刷系统的辅助设备的共性和个性。

图5是设备类的定义。如图5所示，喷墨印刷系统的辅助设备主要包括以下几个共性：判定是否打开或联机(IsOpen())；打开设备(Open())；关闭设备(Close())；复位设备(Reset())；查询设备状态(QueryStatus())；显示设备的特有界面(ShowUI())。而对于设备的个性部分，建立了一个特殊接口(UserCmd())，通过该接口发送对特定设备的控制消息，从而单独对设备的特性进行操作。在实际实现中，通过如此封装定义的设备类实例中的QueryStatus()和UserCmd()接口发送设备查询消息和设备控制消息。

以下，将参照图6对该示例中的设备控制消息处理流程进行描述。

首先，在步骤601中，UI模块10将用户输入的设备控制消息通过设备类实例发送到消息解析模块30。

接着，在步骤602中，消息解析模块30对接收的设备控制消息进行解析，并将解析得到的数据流发送给设备控制模块40，设备控制模块40将该数据流转换为被控设备能够识别的数据流，然后将转换的数据流发送到相应的链路通信和管理模块50。

接着，在步骤S603中，相应的链路通信和管理模块50将转换的数据流通过RS485转换芯片发送到总线上。

接着，在步骤S604中，相应链路上的设备从总线读取数据流，并分析该数据流是否是给自己的。如果发现是发送给自己的，则在步骤S605中获取令牌，并将该数据流解析为命令，执行该命令，返回相应的反馈数据。如果发现不是发送给自己的，则不进行后续处理。

最后，在步骤606中，将消息反馈逐层向上返回到全局设备监控模块20。

以下，将参照图7对该示例中的设备状态查询消息处理流程进行描述。

在该示例中，建立主监控线程用于基于上述第二时间片从存储设备状态的设备状态缓存中读取设备状态，建立多个链路线程分别用于顺序处理相应链路上的所有设备的状态查询和缓存。对于图4所示的4色供墨系统和UV LED固化系统，由于这5个设备共同使用RS485链路，因此，建立RS485线程，在RS485线程中，基于根据4色供墨系统和UV固化系统的响应速度等而建立的第一时间片依次向这5个设备发出设备状态查询消息并将返回的状态缓存。

在主监控线程中，首先如图7所示，按照设备的特性(包括设备响应速度的快慢)及其状态信息重要性以及UI的响应速度等标准划分第二时间片，对于需要给予重点关注的设备，为其分配更短的时间片间隔，以增加查询频率。具体地讲，主监控线程包括以下步骤：

步骤1、在主监控线程中确定一个固定的时间片间隔，定义为T，典型地，T的值设为100ms；

步骤2、根据设备的特性及其状态信息重要性以及UI的响应速度等标准设置每个设备对应的时间片间隔权值，定义为W[0，…，i，…n]，其中，W[i]表示第i设备的时间片间隔权值；在本示例中，由于供墨系统的液位状态信息的重要性比UV固化设备的状态信息重要性高，而机械走纸平台一般非常稳定，所以其查询频率不必过高，所以如图8所示设置各个设备的时间片间隔权值，其中，W[供墨系统]＝7，W[固化系统]＝12，W[机械走纸平台]＝16；

步骤3、在主监控线程中每隔时间片间隔T将时间片计数值C自动加1；

步骤4、遍历所有的设备，将时间片计数值C与W[i]求模，只有当C mod W[i]＝0时，才执行查询此设备的操作，即，从设备状态缓存中读取该设备的状态。

在使用求模的方式来确定是否进行查询时，非常有可能出现“冲突”的情况，即，同时对几个设备都在同一个计数值C产生查询请求。此时，可选择W值较大的设备进行查询。并且，为了尽可能地减少冲突的情况，可将W[i]都设置为质数。比如，令W[固化系统]＝13，W[机械走纸平台]＝17。

此外，如上所述，本发明还支持动态变化的时间片查询。即，在设备出现异常情况时，可动态地调整时间片，以增加对该设备的查询频率。比如，可将时间片间隔权值调整为W’[i]＝W[i]/2+1。例如，当固化系统处于过热等状态需要进行报警时，需要更频繁地关注其状态，督促用户尽快进行处理，因此，如上调整其时间片间隔权值，而在其处于正常工作状态下时则减少查询频率，以有效地减轻系统负荷。

以上分别对设备控制消息和设备状态查询消息的处理流程进行了描述，以下将参照图8对每条消息占用链路时的消息处理线程进行描述。如上所述，为了解决多个线程对链路共享资源的竞争问题，将链路“数据发送”和“数据反馈”这个“共享资源”设置为临界区域，从而保证任意时刻每个设备对链路的独占性。顺序处理消息队列中的消息，以使同一时刻只有一条消息的线程占用链路，而其它消息线程将被挂起而进入等待状态，并一直持续到进入临界区域的线程离开。

如图8所示，每条消息占用链路时的处理线程包括以下步骤：

步骤801、加入共享锁，锁定临界区域中的代码段；

步骤802、将命令返回事件对象重置为无信号状态；

步骤803、将消息转换为数据流，发送到总线上；

步骤804、循环等待命令返回事件对象，并判断是否超时，这里，设置一个超时时间(比如，5秒)，防止系统假死；

步骤805、如果超时，则表示本条命令执行失败，有可能目标设备已断开连接或处于不正常状态，则将此时的设备状态返回到全局设备监控模块20，如果在没有超时的情况下返回命令事件对象，则将此时的命令执行结果返回到全局设备监控模块20；

步骤806、解除共享锁，释放本代码段。

此时，链路通信和管理模块能够明确地得到设备的命令执行结果以及设备的连接状态等信息。

与此同时，如图8所示，另外建立一个总线读取线程用于使各个链路上的设备不断读取总线数据流并进行相应处理。在该示例中，采用各种类型的设备都能很好地支持的循环查询的方式进行读取，具体包括以下步骤：

步骤807、读取总线，一旦发现总线上有数据流，分析该数据流是否是发送给自己的，如果是发送给自己的，则执行步骤808，否则继续等待；

步骤808、获取令牌，将数据流解析为消息；

步骤809、对消息进行合法性检查，排除脏数据和错数据；

步骤810、将命令返回事件对象设置为有信号状态，并向消息处理线程通知此事件，消息处理线程检测到此事件之后认为等待命令返回事件对象结束，执行步骤804，设备读取线程则返回到步骤807继续监听总线数据流。

以下，将以UV固化系统的启动和状态维护为例进行说明。

当喷墨印刷系统处于未打印状态的空闲时，图3所示多设备管理装置需要提供完整的监视固化系统的工作情况。链路通信和管理模块50基于第一时间片不断向UV固化系统发送状态查询消息，并将UV固化系统返回的状态缓存在设备状态缓存70中。全局设备监控模块20基于第二时间片不断从设备状态缓存70中读取设备状态并将其更新到UI模块10。

当喷墨印刷系统即将开始打印需要启动UV固化系统进行工作时，将控制消息，即，“启动”命令消息发送到消息解析模块30进行解析。然后，将解析的数据流发送到固化系统的设备控制模块40，设备控制模块40将该数据流转换为固化系统能够识别的二进制数据流。其后，与该设备控制模块40相应的链路通信和管理模块50将该数据流发送到相应的物理链路上。从物理链路上接收到该数据流的固化系统执行启动命令，点亮UV灯，同时将命令执行结果返回到全局设备监控模块20，以更新到UI模块10。

在执行“启动”命令的同时，有可能还会发出对UV固化系统的又一次的状态查询消息。此时，在“启动”命令处理线程进入临界区域时，该状态查询消息线程将被挂起而进入等待状态，直到“启动”命令返回反馈数据或者超时时临界区域才被释放，该状态查询消息线程才能进入临界区域，完成数据发送和反馈。

从上可看出，在该示例中，通过多线程管理，实现了发送给多个设备的多条消息的并行处理，并能保证对所有设备的安全管理。

在以上示例中，根据总线网的拓扑结构对本发明进行了说明，但是本发明还可应用于其它拓扑结构。

以上结合示例对本发明方法和装置进行了详细描述。可看出，本发明抽象了多个管理层次，每个管理层次分别负责不同的任务，扩展性和灵活性高。具体地讲，作为主控制层的全局设备监控模块基于时间片查询设备状态，使得快速响应设备和慢速响应设备能够保持一定程度上的并行兼容，从而能够根据不同的设备响应速度等特性以合适的频率更新所有设备的当前状态并作出适当的处理。支持时间片动态调整，以增加对出现异常情况的设备的查询频率，督促用户尽快进行处理，从而提高安全性。按照不同的物理链路划分链路接口模块，各个模块独立工作，并行处理，从而便捷高效地处理同一链路上的不同设备的竞争和同步。在传送各种消息时，将消息分别转换为设备能够识别的数据流，从而实现多种通信协议的兼容。此外，通过设备状态查询缓存，提高了设备查询的反应能力，通过对设备即插即用功能的支持，提高了整个系统的管理和维护的灵活性。通过这些方式，本发明提供了一种兼容各种不同物理链路、通信协议和不同响应速度的设备的多设备综合管理方法，使得多个设备能够更容易地集成，达到联动控制的需求，促进生产流程的简化和生产效率的提高。

应该理解，本发明并不限于以上所公开的具体实施例，任何本领域的技术人员在此基础之上容易想到的修改和变型都应包括在本发明的保护范围内。比如，时间片的设置和动态调整方法不局限于以上示例中的方法，基于任何时间片进行查询的方法都应包括在本发明的保护范围内。此外，本发明所述多设备管理装置的模块划分不限于图2和图3所示划分结构，任何可实现本发明方法的模块划分结构都应包括在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种多设备管理方法，包括以下步骤：

消息发送步骤，用于发送用户通过用户界面输入的设备控制消息或者基于时间片发送设备状态查询消息；按照设备的特性及其状态信息重要性以及用户界面的响应速度标准划分时间片，以确定每个设备的查询频率，只有当某一特定设备的时间片到来时，才发送对该设备的状态查询消息，所述设备的特性为设备的响应速度；

消息传送步骤，用于将发送的设备状态查询消息或设备控制消息转换为被查询或被控设备能够识别的数据流，并将该数据流发送到该设备所用物理链路上；在将多个消息转换为数据流向物理链路发送的过程中，建立多个线程用于消息处理，并在竞争资源链路通道处设置临界区域，使用链路的各个设备平等享有链路占有权，在任意时刻只允许一个消息处理线程对临界区域中的共享资源进行访问，而其它试图进入临界区域的线程将被放入到消息队列中，一直持续到进入临界区域的线程离开；

消息执行步骤，用于从相应物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并返回相应的反馈数据；

消息反馈步骤，用于将设备返回的反馈数据经由其所用物理链路反馈到用户界面。

2.根据权利要求1所述的多设备管理方法，其特征在于，以分配给每个设备的时间片间隔权值表示查询每个设备状态的时间间隔，并且，在对几个设备都产生查询请求时，选择时间片间隔权值较大的设备进行查询。

3.根据权利要求2所述的多设备管理方法，其特征在于，所述时间片间隔权值以质数表示。

4.根据权利要求3所述的多设备管理方法，其特征在于，在设备出现异常情况下，动态调整该设备的时间片间隔权值，以增加对该设备的查询频率。

5.根据权利要求1所述的多设备管理方法，其特征在于，在插入新的设备或拆除其中任一设备时，在时间片中增加或删除用于查询该设备状态的时间片，并基于修改的时间片发送设备状态查询消息。

6.根据权利要求1所述的多设备管理方法，其特征在于，对于设备状态查询消息，执行以下步骤：

基于第一时间片不断读取设备状态，并将读取的状态缓存；

同时，基于第二时间片从缓存直接读取状态信息返回到用户界面，

其中，基于设备响应速度特性及其状态信息重要性建立第一时间片，基于设备响应速度特性及其状态信息重要性以及用户界面的响应速度建立第二时间片，第一时间片和第二时间片相差预定时间片间隔。

7.一种多设备管理装置，包括：

用户界面模块，接收用户输入，显示各个设备的状态信息，并将用户输入的设备控制消息发送给消息解析模块；

全局设备监控模块，基于时间片将设备状态查询消息发送给消息解析模块，并将返回的反馈数据更新到用户界面模块，必要时提供报警信息；按照设备的特性及其状态信息重要性以及用户界面的响应速度标准划分时间片，以确定每个设备的查询频率，只有当某一特定设备的时间片到来时，才发送对该设备的状态查询消息，所述设备的特性为设备的响应速度；

消息解析模块，对从全局设备监控模块接收的设备状态查询消息或者从用户界面模块接收的设备控制消息进行解析，并将解析得到的数据流分发到该设备的设备控制模块；

m个设备控制模块，分别对应于所述多个设备，用于将从消息解析模块接收的相应设备的特定数据流转换为该设备能够识别的数据流，其中，m≥1；

n个链路通信和管理模块，分别对应于所述多个设备所使用的n条物理链路，用于对相应物理链路上的设备进行监控和协调，并将数据流发送到相应物理链路上，接收设备返回的反馈数据并将其返回到全局设备监控模块，其中，n≥1；

n个系统设备集，分别与所述n个链路通信和管理模块对应，每个系统设备集中包括相应物理链路上的所有设备，从其所在物理链路上接收到数据流的设备判断该数据流是否是发送给自己的，如果是发送给自己的，则将数据流解析为命令，执行该命令，并经由该物理链路将相应的反馈数据返回到相应的链路通信和管理模块。

8.根据权利要求7所述的多设备管理装置，其特征在于，以每个设备的时间片间隔权值表示查询每个设备状态的时间间隔，并且，在对几个设备都产生查询请求时，全局设备监控模块选择时间片间隔权值较大的设备进行查询。

9.根据权利要求8所述的多设备管理装置，其特征在于，所述时间片间隔权值以质数表示。

10.根据权利要求8所述的多设备管理装置，其特征在于，在设备出现异常情况下，全局设备监控模块动态调整该设备的时间片间隔权值，以增加对该设备的查询频率。

11.根据权利要求7所述的多设备管理装置，其特征在于，在插入新的设备或删除其中任一设备时，全局设备监控模块在时间片中增加或删除用于查询该设备状态的时间片，并基于修改的时间片发送设备状态查询消息。

12.根据权利要求7所述的多设备管理装置，其特征在于，还包括设备状态缓存，

此时，对于设备状态查询消息，执行以下操作：

链路通信和管理模块基于第一时间片不断读取设备状态，并将各个设备反馈的状态信息缓存在设备状态缓存中，同时，全局设备监控模块基于第二时间片从设备状态缓存中直接读取所查询的设备的状态信息，并将该状态信息更新到用户界面模块，

其中，基于设备响应速度特性及其状态信息重要性建立第一时间片，基于设备响应速度特性及其状态信息重要性以及用户界面的响应速度建立第二时间片，第一时间片和第二时间片相差预定时间片间隔，第一时间片和第二时间片相差预定时间片间隔。