CN106200448B - 一种工业接口实施远程映射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业接口实时远程映射系统，所述远程映射系统采用分布式驱动模型，所述映射系统包括：终端机、虚拟设备驱动单元、Dev2Com组件、Com2Dev组件和真实设备驱动单元，所述虚拟设备驱动单元设置于终端机内，所述虚拟设备驱动单元与所述Dev2Com组件之间进行数据传输，所述真实设备驱动单元与所述Com2Dev组件进行数据传输，所述Dev2Com组件与所述Com2Dev组件进行数据传输。本发明将虚拟设备及真实设备的I/O资源有效的利用起来，解决了复杂控制类产品开发所必须的专用I/O资源池的问题，可进一步提供复杂控制类产品开发所需要的资源条件。
Description
技术领域
本发明属于远程映射技术领域，具体涉及一种工业接口实施远程映射系统。
背景技术
“工业4.0”中的智能制造所面对的现实问题是现代系统正变的越来越复杂，高效的开发过程与可靠的质量保证成为智能制造必须要解决的核心问题。
复杂控制类的产品随着技术的发展变得更复杂、更智能，也更难以预测，人脑已经不再能够预测到产品系统行为，这使得功能强大快速原型技术、实时仿真与自动代码生成工具将是不可或缺的。利用用模型设计、快速原型、自动代码生成、实时仿真与自动化测试以及在线产品设计交付技术可以贯穿整个产品设计、生产及供应链管理的整个产品生命周期，大幅降低了开发工作量与开发风险，使开发环节与生产环节无缝衔接。
智能控制器半实物开发仿真平台是一个可以将模型设计、自动代码生成、实时仿真、自动化测试以及在线产品设计交付技术于一体的智能化设计与开发平台，而该平台就是基于模型的企业（Model-Based Enterprise, MBE）所需的核心基础设施。
“基于模型的企业”已成为这种先进制造方法的具体体现，它的进展代表了数字化制造的未来。美国陆军研究院指出“如果恰当的构建企业MBE的能力体系，能够减少50%~70%的非重复成本，能够缩短达50%的上市时间”。全世界众多装备制造企业也逐步加入到MBE企业能力建设的大军中。MBE作为工业4.0发展的核心环节之一，已上升到了国家战略和未来先进制造技术的高度，它的研究应用成功与否将关系到未来制造业的新格局。
传统的云架构只支持计算资源、存储资源和网络资源。严重缺乏复杂控制类产品开发所必须的专用I/O资源池，例如并口资源、串口资源、总线资源（包括I2C总线、CAN总线、Flexray总线、1553B总线、CPCI、PXI总线等），所以如何有效的利用I/O资源成为优先所要解决的问题。
发明内容
本发明提供一种工业接口实时远程映射系统，可将虚拟设备及真实设备的I/O数据有效的收集起来，构成一个庞大的、系统化的I/O资源库。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种工业接口实时远程映射系统，所述远程映射系统采用分布式驱动模型，所述映射系统包括：终端机、虚拟设备驱动单元、Dev2Com组件、Com2Dev组件和真实设备驱动单元。
进一步的，所述虚拟设备驱动单元设置于终端机内，所述虚拟设备驱动单元与所述Dev2Com组件之间进行数据传输，所述真实设备驱动单元与所述Com2Dev组件进行数据传输，所述Dev2Com组件与所述Com2Dev组件进行数据传输。
进一步的，所述终端机内虚拟设备驱动单元接口数据通过以太网传输到所述Dev2Com组件（设备—数据通讯组件）中，由Dev2Com组件将虚拟设备驱动单元接口数据映射为Dev2Com组件接口数据，并同时提供模拟中断源。
进一步的，将终端机进行编号，定义为data_num 1～data_num N，其中N>1，且每个终端机编号对应该终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_type N，所述Dev2Com组件通过以太网以遍历的方式访问各终端机，并将各终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_type N按照该终端机序号的顺序data_type N依次记录并映射为Dev2Com组件接口数据data_C N。
进一步的，所述Dev2Com组件与Com2Dev组件（数据通讯—设备组件）通过Modbus/TCP协议进行通信。
进一步的，所述Com2Dev组件与真实设备驱动通过网络或线路方式进行通讯。
进一步的，所述Com2Dev组件将从Dev2Com组件得到的接口数据data_C N映射为标准的真实设备驱动接口数据data_D N。
进一步的，各终端机通过以太网将进行数据交互。
进一步的，所述接口类型支持的远程映射的工业接口类别包括：串口、并口、A/D、D/A、1553B总线、CAN总线。
进一步的，所述远程映射系统可支持同时在线接口板至少为1000块,所述远程映射系统远程映射整个过程时延小于等于50ms。
本发明将虚拟设备及真实设备的I/O资源有效的利用起来，解决了复杂控制类产品开发所必须的专用I/O资源池的问题，可进一步提供复杂控制类产品开发所需要的资源条件。
附图说明
图1为本发明一种工业接口实施远程映射系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。
如图1所示，一种工业接口实施远程映射系统，所述远程映射系统采用分布式驱动模型,将众多驱动模型建立在具有强大计算能力的分布式系统中，所述映射系统包括：终端机、虚拟设备驱动单元、Dev2Com组件、Com2Dev组件和真实设备驱动单元，所述虚拟设备即为使用软件虚拟出来的硬件设备，其所模拟实现的功能及原理与对应的真实设备实现的功能及原理相同，存在于虚拟机中，所述虚拟设备驱动单元设置于数目众多的终端机内，各终端机通过以太网将进行数据交互，所述终端机的虚拟设备驱动单元接口数据通过以太网传输到所述Dev2Com组件（设备—数据通讯组件）中，由Dev2Com组件将虚拟设备驱动单元接口数据映射为Dev2Com组件接口数据，当虚拟设备驱动单元接口I/O操作结束时提供模拟中断源，首先，将终端机进行编号，定义为data_num 1～data_num N，其中N>1，且每个终端机编号对应该终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_type N，所述Dev2Com组件通过以太网以遍历的方式访问各终端机，并将各终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_typeN按照该终端机序号的顺序data_type N依次记录并映射为Dev2Com组件接口数据data_CN。
所述Dev2Com组件与Com2Dev组件（数据通讯—设备组件）通过Modbus/TCP协议进行通信，Modbus/TCP协议是目前为止工业自动化领域内较好的以太网解决方案，Modbus的通讯几乎可以通过任何物理介质实现传输，还可以通过不同的网络进行连接，以太网、ADSL、ISDN、PSTN、ATM、FR等，所以它具有很强的扩展能力，Modbus还具有很高的速度性能：响应时间小于10毫秒，目前可以满足工业控制中90%应用的需求，其协议简单、容易实施和高性价比，同时通过Modbus/TCP协议可屏蔽设备接口的个性化差别，适合设备间的远程互操作。
所述Com2Dev组件与真实设备驱动通过网络或线路方式进行通讯，所述真实设备即为真实存在于现实中的实物设备，所述Com2Dev组件将从Dev2Com组件得到的接口数据data_C N映射为标准的真实设备驱动接口数据data_D N，并且真实设备驱动接口数据data_D N可以对真实的设备硬件进行操作，即虚拟设备驱动接口映射为真实设备驱动接口，反之也可使真实设备驱动接口映射为虚拟设备驱动接口，实现了基于网络的工业接口虚拟化，可将真实设备驱动接口的I/O操作转化为虚拟设备驱动接口的I/O操作，反之亦然，各虚拟设备驱动接口通过以太网连接，即使非本地的硬件I/O资源也可以被共享使用，由于所述远程映射系统采用分布式驱动模型，可将上述的I/O操作信息通过以太网汇集到一起，构成庞大的、系统化的I/O资源库。
所述接口类型支持的远程映射的工业接口类别包括：串口、并口、A/D、D/A、1553B总线、CAN总线。
所述远程映射系统可支持同时在线接口板至少为1000块。
所述远程映射系统远程映射整个过程时延小于等于50ms。
在本实施例中，采用真实设备为喷码机进行说明，但并不限于喷码机，首先，在位于终端机内的虚拟设备驱动单元中模拟出一个虚拟的喷码机，模拟对其操作及不同的操作使模拟喷码机产生的不同动作响应，使模拟操作对模拟喷码机操作产生的动作响应与真实操作对真实喷码机操作产生的动作响应一一对应，例如，对虚拟喷码机发出喷头复位指令，可令虚拟喷码机实现喷头复位，终端机将上述复位指令穿输到Dev2Com组件中，由设备操作指令转化为数字通讯数据，Dev2Com组件通过Modbus/TCP协议将数字通讯数据传输到Com2Dev组件中，并由Com2Dev组件再转换为设备操作指令传输到真实喷码机中，控制真实喷码机的喷头复位，反之，也可将真实喷码机的操作指令传输到虚拟喷码机，以实现对虚拟喷码机的操作控制，通过网络或线路将上述的I/O操作收集起来，形成I/O资源库。
本发明将虚拟设备及真实设备的I/O资源有效的利用起来，解决了复杂控制类产品开发所必须的专用I/O资源池的问题，可进一步提供复杂控制类产品开发所需要的资源条件。
Claims (9)
1.一种工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述远程映射系统采用分布式驱动模型，所述远程映射系统包括：终端机、虚拟设备驱动单元、Dev2Com组件、Com2Dev组件和真实设备驱动单元，
其中，所述虚拟设备驱动单元设置于所述终端机内，所述虚拟设备驱动单元与所述Dev2Com组件之间进行数据传输，所述真实设备驱动单元与所述Com2Dev组件进行数据传输，所述Dev2Com组件与所述Com2Dev组件进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述终端机内虚拟设备驱动单元接口数据通过以太网传输到所述Dev2Com组件中，由Dev2Com组件将虚拟设备驱动单元接口数据映射为Dev2Com组件接口数据，并同时提供模拟中断源。
3.根据权利要求2所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，将终端机进行编号，定义为data_num 1～data_num N，其中N>1，且每个终端机编号对应该终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_type N，所述Dev2Com组件通过以太网以遍历的方式访问各终端机，并将各终端机内的虚拟设备驱动单元接口数据data_type N按照该终端机序号的顺序data_num N依次记录并映射为Dev2Com组件接口数据data_C N。
4.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述Dev2Com组件与Com2Dev组件通过Modbus/TCP协议进行通信。
5.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述Com2Dev组件与真实设备驱动通过网络或线路方式进行通讯。
6.根据权利要求4所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述Com2Dev组件将从Dev2Com组件得到的接口数据data_C N映射为标准的真实设备驱动接口数据data_DN。
7.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，各终端机通过以太网进行数据交互。
8.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述工业接口支持的远程映射的工业接口类别包括：串口、并口、A/D、D/A、1553B总线、CAN总线。
9.根据权利要求1所述的工业接口实时远程映射系统，其特征在于，所述远程映射系统可支持同时在线接口板不少于1000块，所述远程映射系统远程映射整个过程时延不大于50ms。
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