CN105159240A - 自动化工业设备的作业调度系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动化工业设备的作业调度系统，将至少一服务器和至少一监控终端配合使用，可以实现对多种自动化工业设备实时运行参数的大规模采集，可以监控所述自动化工业设备的实时运行状态及实时工作进度，可以及时发现工作状态或进度异常的自动化工业设备并报警提醒，可以对多种自动化工业设备的作业负载均衡分配。本发明在服务器与监控终端之间通信数据进行加密解密处理，保证了数据的完整性及安全性。本发明安装调试方便灵活，扩展性强，便于大规模推广和应用，可实现跨地域大批量自动化工业设备的作业调度自动化。

Description

自动化工业设备的作业调度系统

技术领域

本发明涉及工业自动化控制领域，具体地说，涉及一种自动化工业设备的作业调度系统。

背景技术

目前，以数控机床、工业机器人为主的可编程自动化工业设备已经成为我国工业生产和加工的主流工作设施，其运行的安全性和可靠性直接影响工业产出的效率和成本。目前，单台自动化工业设备的程序录入基本由操作人员在该台设备的可编程单元或者数控单元手工实施。在批量工业生产和加工过程中，上述传统操作方式可能会出现以下两种问题，一是在工业加工厂中，同类型的多台自动化工业设备的作业分配不平均，工作负载不均衡，有些设备作业量偏大或偏小，这样就会使得设备过度损耗或闲置，造成资源浪费；二是在某一自动化工业设备发生故障后，操作人员在对该设备进行维修的同时，还需要在其他同类型无故障设备上重新录入程序，严重降低生产效率，增加人工和时间成本。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种自动化工业设备的作业调度系统，实现对多种自动化工业设备实时运行参数的大规模采集，实现对多种自动化工业设备的作业负载均衡分配，以解决现有技术存在的多台自动化工业设备的作业分配不平均、工作负载不均衡、维修过程需要重新分配作业等技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：本发明涉及一种自动化工业设备的作业调度系统，包括至少一自动化工业设备，每一自动化工业设备包括至少一数控单元；所述作业调度系统还包括：至少一监控终端，每一监控终端对应至少一自动化工业设备；至少一服务器，每一服务器对应至少一所述监控终端；所述监控终端包括：至少一数据采集模块，连接至一自动化工业设备的数控单元，用于采集至少一自动化工业设备的至少一实时运行参数；一终端数据传输模块，连接至所述数据采集模块，用于传送所述实时运行参数至一服务器及从所述服务器获取至少一作业分配指令；以及一程序编译模块，分别连接至所述终端数据传输模块、所述自动化工业设备的数控单元，用于根据所述自动化工业设备的类型对所述作业分配指令进行编译处理和/或反编译处理，形成该自动化工业设备的数控单元可兼容的执行程序，用以供所述自动化工业设备执行；所述服务器包括：一输入模块，用于载入每一自动化工业设备的批量作业信息；一服务器数据传输模块，通过以太网连接至所述终端数据传输模块，用于从所述监控终端获取至少一实时运行参数以及传送至少一作业分配指令至所述监控终端；一数据处理及分析模块，连接至所述服务器数据传输模块，用于根据所述实时运行参数确定每一自动化工业设备的实时运行状态及实时作业进度；一数据存储模块，分别连接至所述输入模块、所述数据处理及分析模块，用于存储每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态及实时作业进度；以及一工作调度模块，连接至所述数据存储模块，根据每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业是否完成；若未完成，根据负载均衡算法重新分配每一自动化工业设备的作业，发布至少一作业分配指令，用以实现各个自动化工业设备的作业负载均衡。

进一步地，所述工作调度模块包括：一作业量检测模块，用于根据每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业量是否完成；以及一作业分配模块，用于根据负载均衡算法分配每一自动化工业设备的后续作业，发布至少一作业分配指令，用以实现各个自动化工业设备的作业负载均衡。

进一步地，所述服务器还包括一显示模块，连接至所述数据存储模块，用于显示每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态、实时作业进度。

本发明的另一个目的在于，提供一种自动化工业设备的作业调度系统，实现对多种自动化工业设备工作状态及作业进度的监控，及时发现工作状态或进度异常的自动化工业设备并报警提醒。

为实现上述发明目的，本发明在上述方案基础上增加如下的技术方案：进一步地，所述服务器的数据处理及分析模块还可以用于判断每一自动化工业设备的实时运行状态、实时作业进度是否正常，若异常，则发布该自动化工业设备的报警信息；所述数据存储模块，还可以用于存储每一自动化工业设备的报警信息；所述服务器还包括一显示模块，连接至所述数据存储模块，用于显示每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态、实时作业进度及报警信息。

本发明的另一个目的在于，提供一种自动化工业设备的作业调度系统，在服务器与监控终端之间通信数据进行加密解密处理，保证了数据的完整性及安全性。

为实现上述发明目的，本发明在上述方案基础上增加如下的技术方案：进一步地，所述终端数据传输模块，包括：一终端加密模块，用于对至少一实时运行参数进行加密处理；一终端封包模块，用于对加密的实时运行参数进行封包处理，形成至少一参数数据包；一终端通信模块，用于传送所述参数数据包至所述服务器数据传输模块以及从所述服务器数据传输模块获取至少一指令数据包；一终端解包模块，用于对所述指令数据包进行解包处理，获得至少一加密的作业分配指令；以及一终端解密模块，用于对加密后的作业分配指令进行解密处理，获得至少一作业分配指令；所述服务器数据传输模块，包括：一服务器加密模块，用于对至少一作业分配指令进行加密处理；一服务器封包模块，用于对加密后的作业分配指令进行封包处理，形成至少一指令数据包；一服务器通信模块，用于从所述终端数据传输模块获取所述参数数据包以及传送所述指令数据包至所述终端数据传输模块；一服务器解包模块，用于对所述参数数据包进行解包处理；以及一服务器解密模块，用于对解包后的实时运行参数进行解密处理，获取至少一实时运行参数。

在上述各个技术方案中，所述自动化工业设备包括但不限于工业机器人、数控机床及加工中心；所述实时运行参数为所述自动化工业设备在正常运行中实时监测的参数，包括但不限于通信串口数据、DNC数据、机械测量数据、物理测量数据、射频标签数据、红外辐射数据、定位数据、条形码数据、气体含量数据、作业进度数据及告警代码；所述批量作业信息包括，在一个批次的作业任务中，该批次作业任务的作业方式、该批次作业任务的所有作业量、执行该批次作业任务的自动化工业设备的类型、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业程序、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业时间；所述实时运行状态是指一自动化工业设备处于运行状态或停止状态；所述实时作业进度是指一自动化工业设备已完成的作业量；所述作业分配指令是指用于为每一自动化工业设备分配作业的程序指令，包括但不限于一自动化工业设备的作业方式、后续作业量、作业程序及作业时间；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。

本发明的优点在于：提供一种自动化工业设备的作业调度系统，实现对多种自动化工业设备实时运行参数的大规模采集，可以为工业4.0提供坚实的数据基础；本发明对多种自动化工业设备的实时运行参数进行处理和分析，可以确定所述自动化工业设备的实时运行状态及实时工作进度。本发明对多种自动化工业设备工作状态及作业进度进行监控，根据其工作状态及作业进度对多种自动化工业设备的作业负载均衡分配；本发明可以及时发现工作状态或进度异常的自动化工业设备并报警提醒，便于及早发现和排除设备故障；本发明可以通过自动作业调度将原属于该故障设备的作业调整到其他设备，减少因设备故障而导致的损失；本发明在服务器与监控终端之间通信数据进行加密解密处理，保证了数据的完整性及安全性。本发明安装、调试方便灵活，扩展性强，便于大规模推广和应用，可实现跨地域大批量自动化工业设备的作业调度自动化。

附图说明

图1为本发明实施例中作业调度系统的整体结构框图；

图2为本发明实施例中作业调度系统的局部结构示意图；

图3为本发明实施例中终端数据传输模块的结构示意图；

图4为本发明实施例中服务器数据传输模块的结构示意图；

图5为本发明实施例中作业调度方法的整体流程图；

图6为本发明实施例中数据库生成步骤的流程图；

图7为本发明实施例中作业分配步骤的流程图；

图8为本发明实施例中指令传送步骤的方法流程图；

图9为本发明实施例中数据库更新步骤的流程图；

图10为本发明实施例中参数获取步骤的流程图；

图11为本发明实施例中参数传送步骤的流程图；

图12为本发明实施例中故障识别及报警步骤的方法流程图；

图13为本发明实施例中作业矫正方法的整体流程图。

在图1-4中，各个部件标号如下：

1、自动化工业设备，2、监控终端，3、服务器，4、以太网；

11、数控单元；

21、数据采集模块，22、终端数据传输模块，23、程序编译模块；

31、输入模块，32、服务器数据传输模块，33、数据处理及分析模块；34、数据存储模块；35、工作调度模块，36、显示模块；

221、终端加密模块，222、终端封包模块，223、终端通信模块，224、终端解包模块，225、终端解密模块；

321、服务器加密模块，322、服务器封包模块，323、服务器通信模块，324、服务器解包模块，325、服务器解密模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本实施例中，选取某数控车间为样本，该数控车间内有12台VF-120-21型立式数控车床和2台CH5716型数控车床，其中，VF-120-21型立式车床采用系统Siemens数控系统，CH5716型车床采用FANUC系统。上述数控车床主要用于加工汽车零部件的内侧面和外侧面。本实施例中，先将每一数控车床上安装一上述的监控终端，再将每一监控终端连接至同一服务器，当然，也可以多部车床安装一监控终端，设置多个服务器，同时连接多个监控终端。

如图1所示，本实施例提供一种自动化工业设备的作业调度系统，包括：至少一自动化工业设备1，自动化工业设备1包括但不限于工业机器人、数控机床及加工中心，本实施例中，自动化工业设备1为数控车床；至少一监控终端2，每一监控终端2对应至少一自动化工业设备1；以及至少一服务器3，每一服务器3对应至少一监控终端2。

如图2所示，在本发明提供的作业调度系统中，每一自动化工业设备1包括至少一数控单元11。

其中，监控终端2包括：至少一数据采集模块21，连接至一自动化工业设备1的数控单元11，用于采集至少一自动化工业设备1的至少一实时运行参数；所述实时运行参数为所述自动化工业设备在正常运行中实时监测的参数，包括但不限于通信串口数据、DNC数据、机械测量数据、物理测量数据、射频标签数据、红外辐射数据、定位数据、条形码数据、气体含量数据、作业进度数据及告警代码。数据采集模块21包括不同种类的多个传感器，用于采集不同类别的多个或多组数据参数。

监控终端2还包括一终端数据传输模块22，连接至数据采集模块21，用于传送所述实时运行参数至一服务器3及从服务器3获取至少一作业分配指令。

可选择地，监控终端2还可以包括一程序编译模块23，分别连接至终端数据传输模块22、自动化工业设备的数控单元11，用于根据与该监控终端相对应的自动化工业设备1的类型对所述作业分配指令进行编译处理和/或反编译处理，形成该自动化工业设备的数控单元11可兼容的执行程序，用以供所述自动化工业设备执行。监控终端2从服务器3获取一作业分配指令再发送给数控车床1，由于不同类型的自动化工业设备1具有不同的接口和操作系统，并非所有的作业分配指令都能得以执行，因此有时需要对其进行编译处理和/或反编译处理。如果所述作业分配指令中的作业程序是该自动化工业设备的数控单元不可兼容、不能执行的程序，需要有工作人员在监控终端编写程序对所述作业分配指令进行编译或反编译处理，使其形成数控车床的数控单元可执行的程序，再传送至数控车床的数控单元。所述数控车床执行该程序，根据重新分配的后续作业（作业程序、后续作业量、作业方式及作业时间）继续运行。

服务器3包括一输入模块31，用于载入每一自动化工业设备的批量作业信息；所述批量作业信息包括，在一个批次的作业任务中，该批次作业任务的作业方式、该批次作业任务的所有作业量、执行该批次作业任务的自动化工业设备的类型、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业程序、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业时间，等等；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。输入模块31为一用户提供信息输入平台，包括一键盘（图未示）或触摸屏，用户由此将批量作业信息、批处理的工作指令载入服务器3。手动调整监控终端2的采样设置，包括但不限于采样数据、采样频率等，手动调整自动化工业设备1的状态设置，手动修改自动化工业设备1的作业量配置。

服务器3包括一服务器数据传输模块32，通过以太网4连接至所述终端数据传输模块，用于从所述监控终端获取至少一实时运行参数以及传送至少一作业分配指令至所述监控终端。

服务器3包括一数据处理及分析模块33，连接至服务器数据传输模块32，用于根据所述实时运行参数确定每一自动化工业设备1的实时运行状态及实时作业进度。所述实时运行状态是指一自动化工业设备处于运行状态或停止状态；所述实时作业进度是指一自动化工业设备已完成的作业量。所述实时运行状态及实时作业进度，包括但不限于以下情况：1）每一自动化工业设备处于运行状态，确定其作业完成程度，也即确定其未完成的作业余量；2）自动化工业设备处于停止状态，该批次作业任务的作业已完成；3）自动化工业设备处于停止状态，该批次作业任务的作业未完成，确定其未完成的作业余量。若第三种情况发生，则可以判定该自动化工业设备运行状态发生异常，可能出现故障，发布该自动化工业设备的报警信息。

服务器3包括一数据存储模块34，分别连接至输入模块31、数据处理及分析模块33，用于存储每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态及实时作业进度，以供其他模块调用。如果判断某一自动化工业设备发生故障，该设备的报警信息也存储至数据存储模块34。

服务器3包括一工作调度模块35，连接至数据存储模块34，根据每一自动化工业设备1的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业是否完成；若未完成，根据负载均衡算法重新分配每一自动化工业设备1的作业，发布至少一作业分配指令，用以实现各个自动化工业设备1的作业负载均衡。所述工作调度模块，包括：一作业量检测模块（图未示），用于根据每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业量是否完成；以及一作业分配模块（图未示），用于根据负载均衡算法分配每一自动化工业设备的后续作业，发布至少一作业分配指令。所述作业分配指令是指用于为每一自动化工业设备分配后续作业的程序指令，分配的后续作业包括但不限于一自动化工业设备的作业方式、后续作业量、作业程序及作业时间；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。

服务器3还可以包括一显示模块36，连接至数据存储模块34，调用并显示数据存储模块34中存储的信息，包括每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态、实时作业进度等。显示模块36为一信息输出平台，包括一显示器（图未示），显示模块36将自动化工业设备的上述作业信息以文本、图形和/或音视频的形式呈现在显示器上，以便用户及时了解。用户通过显示模块36可以观察到各自动化工业设备的工作状态及作业信息等，包括每一自动化工业设备的批量作业信息，如某一工业机器人在某一批次的作业方式、总作业量；包括每一自动化工业设备的实时运行状态，如某一数控机床运行状态正常、运行状态停止、运行状态告警等；包括每一自动化工业设备的实时作业进度，如某一加工中心的作业进展情况，任务完成程度等；如果判断某一自动化工业设备发生故障，显示模块36还可以显示该自动化工业设备的告警信息。

其中，服务器数据传输模块32通过以太网4（Internet外网）连接至终端数据传输模块22，监控终端2与服务器3可以通过相应的数据传输模块进行数据交换，进而使监控终端2与服务器3可以进行实时通信，通信过程基于HTTP、TCP、UDP通信协议。

如图3所示，其中的终端数据传输模块22包括：一终端加密模块221，用于对至少一实时运行参数进行加密处理；一终端封包模块222，用于对加密的实时运行参数进行封包处理，形成至少一参数数据包；一终端通信模块223，用于传送所述参数数据包至服务器数据传输模块32以及从服务器数据传输模块32获取至少一指令数据包；一终端解包模块224，用于对所述指令数据包进行解包处理，获得至少一加密的作业分配指令；以及一终端解密模块225，用于对加密后的作业分配指令进行解密处理，获得至少一作业分配指令。

如图4所示，其中的服务器数据传输模块32，包括：一服务器加密模块321，用于对至少一作业分配指令进行加密处理；一服务器封包模块322，用于对加密后的作业分配指令进行封包处理，形成至少一指令数据包；一服务器通信模块323，用于从终端数据传输模块22获取所述参数数据包以及传送所述指令数据包至终端数据传输模块22；一服务器解包模块324，用于对所述参数数据包进行解包处理；以及一服务器解密模块325，用于对解包后的实时运行参数进行解密处理，获取至少一实时运行参数。

以下以数控机床中的两种数控车床为例，对本发明所述的自动化工业设备的作业调度系统的工作流程作进一步的详细说明，所述自动化工业设备也可以为多个其他类型的数控机床、工业机器人和/或加工中心。

如图5所示，本发明所述的自动化工业设备的作业调度系统，其一种实现方法，也可以称为自动化工业设备的作业调度方法，包括如下步骤：

步骤S1）数据库生成步骤，一服务器3生成一运行数据库，所述运行数据库存储在数据存储模块34中，所述运行数据库包括所有数控车床的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态及实时工作进度。如图6所示，步骤S1）可以包括如下步骤：步骤S11）初始化步骤，在初始状态下，所有数控车床都未运行，定义每一自动化工业设备的类型，定义批量作业信息为0，定义每一自动化工业设备的实时运行参数皆为0；定义每一自动化工业设备实时运行状态为停止，定义每一自动化工业设备实时作业进度为0，定义每一自动化工业设备的报警信息为0。步骤S12）作业信息录入步骤，在数控车床启动运行前或运行中，用户通过服务器3录入每一数控车床在下一阶段的批量作业信息，所述批量作业信息包括，在一个批次的作业任务中，该批次作业任务的作业方式（任务内容分类）、该批次作业任务的所有作业量（加工零件的总数）、执行该批次作业任务的数控车床的类型（数控车床或工业机器人的型号）、执行该批次作业任务的数控车床的作业程序（即具体体现加工过程的执行程序）、执行该批次作业任务的数控车床的作业时间（完成任务的时间），等等。用户可以通过输入模块将一批量作业信息输入至服务器的数据存储模块。在本实施例中，12台VF-120-21型立式车床可以归为A组，负责1200个零件外侧面的加工，工作时间为1小时；2台CH5716型车床可以归为B组，负责800个零件内侧面的加工，工作时间为4小时。本实施例的批量作业信息如下：作业方式为零件内侧面加工及零件外侧面加工、所有作业量为零件外侧面加工1200件、内侧面的加工800件，自动化工业设备的类型为VF-120-21型立式车床及CH5716型车床、作业程序为对零件内侧面、外侧面进行加工处理的执行程序；作业时间为1小时或4小时。步骤S13）作业信息存储步骤，服务器3存储所述数控车床的批量作业信息，以修正所述运行数据库中的批量作业信息（初始化状态为0），进一步生成数据库。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，包括：步骤S2）进度判断步骤，服务器3根据所述运行数据库判断所有数控车床的作业是否完成；若已完成，无需发布任何作业分配指令，可以直接退出程序或者通知用户重新录入新的批量作业信息；若未完成，执行步骤S3）。进度未完成，可能包括几种情况：（1）刚刚录入一批量作业信息，全部任务都未完成，需要初次分配作业；（2）所有数控车床原本正常运行，某一或某些车床突发故障，该故障车床未完成的作业，和其他同类型无故障车床未完成的作业一起统计，重新分配给所有同类型无故障车床。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，包括：步骤S3）作业分配步骤，用以平均分配每一数控车床的后续作业量，如图7所示，具体包括如下步骤：步骤S31）余量统计步骤，分类统计未完成的作业余量，包括所有数控车床未完成的作业量的总和。作业余量的分类是根据作业方式进行分类，例如，对零件内侧面进行加工或者对零件外侧面进行加工；步骤S32）正常设备统计步骤，分类统计所有数控车床中可正常运行的正常设备的数量，排除发生故障的自动化工业设备。数控车床的分类是根据设备型号进行分类，例如，VF-120-21型立式车床或者CH5716型车床。步骤S33）余量分配步骤，基于所述作业余量及所述正常设备的数量，根据负载均衡算法为每一自动化工业设备分配后续作业，确保同类设备的作业量尽量平均，任意两个同类设备分配后的作业量之差为0或1。该后续作业类别与该自动化工业设备的类别相对应，例如，VF-120-21型立式车床用于加工零件外侧面；CH5716型车床用于加工零件内侧面。在本实施例中，首次录入的批量作业信息经初次平均分配后，A组12台VF-120-21型立式车床，每台负责100个零件外侧面的加工；B组2台CH5716型车床每台，负责400个零件内侧面的加工。如果某一车床运行中发生故障，例如1台VF-120-21型立式车床在完成12个零件外侧面的加工后突然发生故障，原本该车床应该继续完成的88个零件外侧面的加工任务就要平均分配给其他11台VF-120-21型立式车床来完成，每台无故障的VF-120-21型立式车床额外还需要完成8个零件外侧面的加工任务，这样，每一无故障VF-120-21型立式车床总共要完成108个零件外侧面的加工任务，依然可以在较短时间内完成整个批量的作业任务，有效提高了生产效率。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，包括：步骤S4）指令发布步骤，服务器3为每一数控车床发布一作业分配指令，包括该数控车床的后续作业信息。所述作业分配指令是指用于为每一自动化工业设备分配作业的程序指令，分配的作业包括一自动化工业设备的作业程序、作业方式、后续作业量及作业时间，等等；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。本实施例中，初次分配给每一台VF-120-21型立式车床的作业分配指令，包括：其作业程序是指CH5716型车床的数控单元可兼容的至少一执行程序，其作业方式为零件外侧面的加工，其后续作业量为100台，作业时间为1小时；初次分配给每一台CH5716型车床的作业分配指令，包括：其作业程序是指CH5716型车床的数控单元可兼容的至少一执行程序，其作业方式为零件内侧面的加工，其后续作业量为400台，作业时间为4小时。如果某一车床运行中发生故障，例如1台VF-120-21型立式车床在完成12个零件外侧面的加工后突然发生故障，此时时间已经过了7.2分钟，每台无故障的VF-120-21型立式车床此时也完成了12个零件的加工任务，原本其后续工作量应该为88个，重新分配任务后，其后续工作量将被改为96个，原本其后续作业时间应为52.8分钟，将会被延长至57.6分钟。重新分配给每一台无故障CH5716型车床的作业分配指令包括：其作业程序是指CH5716型车床的数控单元可兼容的至少一执行程序，其作业方式为零件内侧面的加工，后续工作量将被改为96个，作业时间为57.6分钟。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，包括：步骤S5）指令传送步骤，服务器3传送所述作业分配指令至每一数控车床。其过程是，服务器3传送所述作业分配指令至对应每一数控车床的监控终端，监控终端对所述指令进行编译或反编译处理，形成数控车床的数控单元可执行的程序，再发送给数控车床。如图8所示，步骤S5）指令传送步骤具体包括：步骤S51）指令加密步骤，服务器3利用服务器加密模块321对至少一作业分配指令进行加密处理；步骤52）指令封包步骤，服务器3利用服务器封包模块322对加密后的作业分配指令进行封包处理，形成至少一指令数据包；步骤S53）指令数据包传送步骤，服务器3利用服务器通信模块323传送所述指令数据包至监控终端2；步骤S54）指令解包步骤，监控终端2利用终端解包模块224对所述指令数据包进行解包处理，获得至少一加密的作业分配指令；步骤S55）指令解密步骤，监控终端2利用终端解密模块225对加密后的作业分配指令进行解密处理，获得至少一作业分配指令。对服务器与监控终端之间通信数据（作业分配指令）进行加密解密处理，可以保证数据的完整性及安全性。

服务器3传送所述作业分配指令至对应每一数控车床的监控终端2，再由监控终端2发送给数控车床1。由于不同类型的自动化工业设备1具有不同的接口和操作系统，例如VF-120-21型立式车床采用的数控系统是Siemens系统，CH5716型车床采用FANUC系统，并非所有的作业分配指令都能得以执行，因此有时需要对其进行编译处理和/或反编译处理。如果所述作业分配指令中的作业程序是该数控车床的数控单元不可兼容、不能执行的程序，需要有工作人员在监控终端编写程序对所述作业分配指令进行编译或反编译处理，使其形成数控车床的数控单元可执行的程序，再传送至数控车床的数控单元。所述数控车床执行该程序，根据重新分配的作业（作业程序、作业方式、后续作业量、作业方式及作业时间）继续运行。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，包括：步骤S6）数据库更新步骤，用以更新所述运行数据库，如图9所示，具体包括如下步骤：步骤S61）参数获取步骤，用以获取至少一自动化工业设备的至少一实时运行参数；步骤S62）参数存储步骤，用以存储每一自动化工业设备的实时运行参数至所述运行数据库；步骤S63）运行状态及作业进度确定步骤，用以根据所述实时运行参数确定每一自动化工业设备的实时运行状态及实时作业进度，所述实时运行状态包括运行和停止两种状态，所述实时作业进度为已完成的作业量；以及步骤S64）运行状态及作业进度存储步骤，用以存储每一自动化工业设备的实时运行状态及实时作业进度至所述运行数据库。

步骤S6）完成后，返回步骤S2），依次重复执行上述步骤S2）-S6），直至所有自动化工业设备的作业全部完成。

步骤S1-S6）的技术效果是，根据自动化工业设备的批量作业信息及实时工作进度，实现对多种自动化工业设备的作业负载均衡分配，以解决现有技术存在的多台自动化工业设备的作业分配不平均、工作负载不均衡、维修过程需要重新分配作业等技术问题。

步骤S61）参数获取步骤中，监控终端可以在每次获取作业分配指令后，触发监控终端中的相应传感器以采集每一数控车床的实时运行参数，也可以在数控车床启动并正常运行后，服务器3定时（每隔一定时间间隔，如3分钟或5分钟）获取每一数控车床的至少一实时运行参数，所述实时运行参数为所述自动化工业设备在正常运行中实时监测的参数，包括但不限于通信串口数据、DNC数据、机械测量数据、物理测量数据、射频标签数据、红外辐射数据、定位数据、条形码数据、气体含量数据。如图10所示，步骤S61）参数获取步骤可以具体包括如下步骤：步骤S611）参数采集步骤，至少一监控终端2定时采集至少一数控车床的至少一实时运行参数，其数据采集间隔是用户通过输入模块31录入的，以定义其采集数据的时间节点，每隔一定时间间隔（如3分钟或5分钟）采集一次。监控终端2可以实现对多种或多个自动化工业设备实时运行参数的大规模采集，实现对多种自动化工业设备的作业负载均衡分配，以解决现有技术存在的多台自动化工业设备的作业分配不平均、工作负载不均衡量等技术问题。监控终端2包括多个数据采集模块21，可以通过通信串口采集DNC程序名、零件号、加工参数、进给速度等参数：可以通过DNC（DistributedNumericalControl，分布式数字控制）网络采集车床通电信号、车床开机信号、主轴运行信号、刀架运行信号、刀架故障信号等参数：还可以通过机械测量、物理测量、射频标签、定位采集等方式采集已加工零件数、待加工零件数。步骤S612）参数传送步骤，监控终端2传送所述实时运行参数至一服务器3。如图11所示，步骤S612）参数传送步骤可以包括如下步骤：步骤S6121）参数加密步骤，监控终端2利用其终端加密模块221对至少一实时运行参数进行加密处理；步骤S6122）参数封包步骤，监控终端2利用其终端封包模块222对加密的实时运行参数进行封包处理，形成至少一参数数据包；步骤S6123）参数数据包传送步骤，监控终端2利用其终端通信模块223传送参数数据包，服务器3利用其服务器通信模块323获取参数数据包；步骤S6124）参数解包步骤，服务器3利用服务器解包模块324对所述参数数据包进行解包处理；步骤S6125）参数解密步骤，服务器3利用服务器解密模块325对解包后的实时运行参数进行解密处理，获取所述实时运行参数。对服务器与监控终端之间通信数据（实时运行参数）进行加密解密处理，可以保证数据的完整性及安全性。

步骤S62）运行状态及作业进度确定步骤中，服务器3可以利用所述实时运行参数与数据库中预存的正常运行参数对比，判断每一数控车床是否正常运行，所述实时运行状态包括运行和停止两种状态，所述实时作业进度为已完成的作业量，可以具体化为已完成的工件数目。服务器3的数据处理及分析模块33通过对已加工零件数和待加工零件数的分析，实现对加工零件的自动记数，确定每一数控车床的加工作业进度（车床作业量的完成度）；通过对数控车床的NC程序名、零件号、加工参数、进给速度，确定每一车床的作业进度和车床的作业信息；通过对车床通电信号、车床开机信号、主轴运行信号、刀架运行信号、刀架故障信号的分析，实现对数控车床工作状态（车床是否正常运行）的确认。

步骤S63）运行状态及作业进度存储步骤中，更新所述运行数据库中每一数控车床的实时运行状态和作业进度，所述运行数据库中存储有对应每一数控车床的全部作业量、作业进度、运行状态、数据采集时间等数据信息，以待调用。

其中，步骤S12）-S13）与步骤S61）-S63）是两个相对独立的过程，自动化工业设备（数控车床）的批量作业信息在运行数据库内的更新过程，与自动化工业设备（数控车床）的作业进度、运行状态在运行数据库内的更新过程互不干涉，互不影响。在各个车床启动前，用户录入一个批次的批量作业信息至服务器，初步生成一运行数据库；在各个车床工作中，用户可以在任意时间将多个批次的批量作业信息录入至服务器，每次录入实质都相当于重新生成所述运行数据库，或者更新数据库。

可选择地，本发明所述的自动化工业设备的作业调度方法，在所述数据库更新步骤中，还可以包括一些自动化工业设备故障识别及报警步骤，以便及早提醒用户发现和排除故障。如图12所示，所述自动化工业设备故障识别及报警步骤是指，在步骤S6）所述数据库更新步骤中，在S62）运行状态及作业进度确定步骤之后，还可以包括如下步骤：步骤S71）运行状态及作业进度异常判断步骤，服务器3判断每一数控车床的实时运行状态及实时作业进度是否正常，若正常，执行步骤74）；若异常，则判定该数控车床发生故障，执行步骤S72）。步骤S72）报警信息发布步骤，一旦判定某一或某些数控车床发生故障，服务器3发布该数控车床的报警信息。步骤S73）设备故障存储步骤，用以存储发生故障的数控车床的报警信息至所述运行数据库，以便后续重新分配作业时调用。服务器根据报警信息可以获知故障车床的类型和数量，在下次分配作业时，排除故障车床，从而可以在正常运行的车床之间分配作业任务。步骤S74）信息显示步骤，服务器3利用其显示模块36显示所述运行数据库，包括每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态、实时作业进度等如果该数控车床发生故障，服务器3利用其显示模块36显示故障车床的报警信息，用户可以根据服务器3的显示屏及时了解上述信息。

其中，步骤S71）可以包括如下步骤：步骤S711)运行状态对比步骤，将一数控车床的实时运行状态与预设的正常运行状态作对比，若相符，判定正常；若不相符，判定异常；步骤S712)接口数据检测步骤，检测所述数控车床的接口数据，大部分的自动化工业设备发生故障后都会在接口数据产生一告警代码，若接口数据中不包括告警代码，则判定正常；若接口数据中包括告警代码，则判定异常；步骤S713)作业量检测步骤，检测所述数控车床的作业量是否完成，可能包括以下情况：1）一数控车床处于正常运行状态，确定其作业量完成程度，也即确定其未完成的作业余量；2）一数控车床处于停止状态，且前面分配给该数控车床的作业量已完成；3）一数控车床处于停止状态，且前面分配给该数控车床的作业量未完成；若其作业量已完成，则判定正常；若其作业量未完成，则判定异常，并确定其未完成的作业余量。其中，S711)-S713)无先后顺序关系，可以调换先后顺序，或者同时进行。

步骤S71）-S74）的技术效果在于，可以实现对多种数控车床的工作状态及作业进度的监控，及时发现工作状态或进度异常的数控车床并报警提醒，以便用户可以及时了解工作状态、作业进度信息及报警信息。

在工业加工厂的生产线上，有时候会出现同类型的多台自动化工业设备的作业分配不平均，工作负载不均衡，有些设备作业量偏大或偏小等技术问题。本发明所述自动化工业设备的作业调度系统，采用上述作业调度方法作为实现方式，不断地更新运行数据库，不断检查作业进度，只要作业进度没有完成，就会重新分配作业任务，确保整个过程各同类设备负担的作业任务尽量均衡，有效降低了人工和时间成本，提高生产效率，确保生产过程可以高效地进行。同时，在某一自动化工业设备发生故障后，上述作业调度方法还可以及时发现设备的运行错误，及时提醒用户排查故障和维修。

本发明所述自动化工业设备的作业调度系统，采用上述作业调度方法作为实现方式，在数控车床的加工过程中，需要不断地进行任务均衡分配，虽然可以全面确保各个设备的作业量均衡，不过也会出现一些不必要的作业分配进程。在所有设备无故障且正常运行的情况下，同类设备的加工速度应该是大致相同或相近的，按照上述作业调度方法，即使各个同类设备待加工的作业量基本相同，还是要重新分配多次。这些无谓的分配进程使得服务器的运算量比较大，也会耗费较多系统资源，加大服务器的负担和压力。

本发明所述的自动化工业设备的作业调度系统，还有另一种实现方法，也可以称为自动化工业设备的作业矫正方法，只有当某一设备发生故障后，才会重新分配作业负载，将故障设备未完成的作业任务转移给其他正常设备来完成，从而不会影响整批工作任务的进度。

如图13所示，所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括如下步骤：步骤S101）参数获取步骤，用以获取至少一数控车床的至少一实时运行参数。参数获取步骤之后还包括一参数存储步骤，存储每一数控车床的多个实时运行参数至所述运行数据库。此处的步骤S101）与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S61）相同，在此不做赘述。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括：步骤S102）运行状态及作业进度确定步骤，用以根据所述实时运行参数确定每一数控车床的实时运行状态及实时作业进度。运行状态及作业进度确定步骤之后，还包括一运行状态及作业进度存储步骤，用以存储每一数控车床的实时运行状态及实时作业进度至所述运行数据库。此处的步骤S102）与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S62）相同，此处的运行状态及作业进度存储步骤与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S63）相同，在此不做赘述。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括：步骤S103）运行状态及作业进度异常判断步骤，判断每一数控车床的实时运行状态及实时作业进度是否正常，若正常，返回参数获取步骤；若异常，则判定该数控车床发生故障，发布该数控车床的报警信息，以便及早提醒用户发现和排除故障。发现某一数控车床发生故障之后，还包括一设备故障存储步骤，用以存储发生故障的自动化工业设备的报警信息至所述运行数据库。此处的步骤S103）与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S71）相同，此处的所述设备故障存储步骤与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S73）相同，在此不做赘述。极特殊情况下，某一车床在完成所有任务进度后发生故障，此时发布该数控车床的报警信息，但不会继续执行步骤S104），无需重新分配作业；直接退出程序或者返回步骤101），由用户通过服务器3重新录入每一数控车床在下一阶段的的批量作业信息。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括：步骤S104）作业分配步骤，用以均衡分配每一数控车床的后续作业。此处的步骤S104）与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S3）相同，在此不做赘述。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括：步骤S105）指令发布步骤，服务器3为每一数控车床发布一作业分配指令，包括该数控车床的后续作业信息。所述作业分配指令是指用于为每一自动化工业设备分配作业的程序指令，分配的作业包括一自动化工业设备的作业程序、作业方式、后续作业量及作业时间，等等；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，包括：步骤S106）指令传送步骤，服务器3传送所述作业分配指令至每一数控车床。此处的步骤S106）与前文所述自动化工业设备的作业调度方法中的步骤S5）相同，在此不做赘述。

步骤S101-S106）的技术效果在于，实时监控所有自动化工业设备（数控车床），一旦某一或某些数控车床发生故障，可以及时将该故障数控车床承担的作业任务及早分配给其他正常数控车床，以便尽快完成全部作业。这样工作人员可以及早对故障车床进行维修处理，维修过程中不需要用户手动调整工作量；维修完成后可以直接将该车床接入至系统，重新录入下一批工作任务对应的批量作业信息，重新分配作业。

所述自动化工业设备的作业矫正方法，在数据库初始化步骤、作业信息存储步骤、参数存储步骤、运行状态及作业进度存储步骤、设备故障存储步骤之后，还可以包括一信息显示步骤，通过一个或多个显示模块（显示器或触摸屏）显示所述运行数据库中每一数控车床的批量作业信息、实时运行状态、实时作业进度；如果有报警信息，还要显示报警信息及故障设备的编号，用户可以由此直接了解上述信息；其技术效果在于，能监控和存储每一自动化工业设备的实时运行状态及实时作业进度，使得用户可以实时了解设备运行情况，及时发现故障和维修设备，以解决现有技术存在的监控不便的技术问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明，这些实施方案并不是限制本发明的范围。对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自动化工业设备的作业调度系统，包括至少一自动化工业设备，每一自动化工业设备包括至少一数控单元；其特征在于，还包括：

至少一监控终端，每一监控终端对应至少一自动化工业设备；

至少一服务器，每一服务器对应至少一所述监控终端；

所述监控终端包括：

至少一数据采集模块，连接至一自动化工业设备的数控单元，用于采集至少一自动化工业设备的至少一实时运行参数；以及

一终端数据传输模块，连接至所述数据采集模块，用于传送所述实时运行参数至一服务器及从所述服务器获取至少一作业分配指令；

所述服务器包括：

一输入模块，用于载入至少一自动化工业设备的批量作业信息；

一服务器数据传输模块，通过以太网连接至所述终端数据传输模块，用于从所述监控终端获取至少一实时运行参数以及传送至少一作业分配指令至所述监控终端；

一数据处理及分析模块，连接至所述服务器数据传输模块，用于根据所述实时运行参数确定每一自动化工业设备的实时运行状态及实时作业进度；

一数据存储模块，分别连接至所述输入模块、所述数据处理及分析模块，用于存储每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态及实时作业进度；以及

一工作调度模块，连接至所述数据存储模块，根据每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业量是否完成；若未完成，根据负载均衡算法分配每一自动化工业设备的后续作业，发布至少一作业分配指令，用以实现各个自动化工业设备的作业负载均衡。

2.如权利要求1所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，

所述工作调度模块，包括：

一作业量检测模块，用于根据每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行状态及实时作业进度，判断作业量是否完成；以及

一作业分配模块，用于根据负载均衡算法分配每一自动化工业设备的后续作业，发布至少一作业分配指令。

3.如权利要求1所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述服务器还包括一显示模块，连接至所述数据存储模块，用于显示每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态、实时作业进度。

4.如权利要求1所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，

所述服务器的数据处理及分析模块，还可以用于判断每一自动化工业设备的实时运行状态、实时作业进度是否正常，若异常，则发布该自动化工业设备的报警信息；

所述数据存储模块，还可以用于存储每一自动化工业设备的报警信息；

所述服务器还包括一显示模块，连接至所述数据存储模块，用于显示每一自动化工业设备的批量作业信息、实时运行参数、实时运行状态、实时作业进度及报警信息。

5.如权利要求1所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，

所述终端数据传输模块，包括：

一终端加密模块，用于对至少一实时运行参数进行加密处理；

一终端封包模块，用于对加密的实时运行参数进行封包处理，形成至少一参数数据包；

一终端通信模块，用于传送所述参数数据包至所述服务器数据传输模块以及从所述服务器数据传输模块获取至少一指令数据包；

一终端解包模块，用于对所述指令数据包进行解包处理，获得至少一加密的作业分配指令；以及

一终端解密模块，用于对加密后的作业分配指令进行解密处理，获得至少一作业分配指令；

所述服务器数据传输模块，包括：

一服务器加密模块，用于对至少一作业分配指令进行加密处理；

一服务器封包模块，用于对加密后的作业分配指令进行封包处理，形成至少一指令数据包；

一服务器通信模块，用于从所述终端数据传输模块获取所述参数数据包以及传送所述指令数据包至所述终端数据传输模块；

一服务器解包模块，用于对所述参数数据包进行解包处理；以及

一服务器解密模块，用于对解包后的实时运行参数进行解密处理，获取至少一实时运行参数。

6.如权利要求1-5中任一项所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述自动化工业设备包括但不限于工业机器人、数控机床及加工中心。

7.如权利要求1-5中任一项所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述实时运行参数为所述自动化工业设备在正常运行中实时监测的参数，包括但不限于通信串口数据、DNC数据、机械测量数据、物理测量数据、射频标签数据、红外辐射数据、定位数据、条形码数据、气体含量数据、作业进度数据及告警代码。

8.如权利要求1-5中任一项所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述批量作业信息包括，在一个批次的作业任务中，该批次作业任务的作业方式、该批次作业任务的所有作业量、执行该批次作业任务的自动化工业设备的类型、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业程序、执行该批次作业任务的自动化工业设备的作业时间；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。

9.如权利要求1-5中任一项所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述实时运行状态是指一自动化工业设备处于运行状态或停止状态；所述实时作业进度是指一自动化工业设备已完成的作业量。

10.如权利要求1-5中任一项所述的自动化工业设备的作业调度系统，其特征在于，所述作业分配指令是指用于为每一自动化工业设备分配后续作业的程序指令，分配的后续作业包括但不限于一自动化工业设备的作业方式、后续作业量、作业程序及作业时间；所述作业程序是指一自动化工业设备的数控单元可兼容的至少一执行程序。