CN106292604A - 一种应用于工业物联网的控制终端 - Google Patents
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Abstract
一种应用于工业物联网的控制终端,所述应用于工业物联网的控制终端包括输入/输出控制模块、主控模块和网络模块,其中:所述输入/输出控制模块与所述主控模块相连,用于根据第一控制策略对工业设备采集的数据进行控制处理,并向所述主控模块发送数据和接收所述主控模块的策略配置;所述主控模块的操作系统中设置有应用开发工具,根据所述应用开发工具开发应用程序,对所述输入/输出控制模块发送的数据进行处理;所述网络模块用于将所述主控模块的数据传送至物联网平台。通过本控制终端,可以有效的将各种工业设备连接至物联网平台,并能够根据主控模块、输入/输出控制模块和接收物联网平台提供的控制策略对不同的工业设备实现有效的控制处理。
Description
技术领域
本发明属于物联网领域,尤其涉及一种应用于工业物联网的控制终端。
背景技术
在制造业领域,将物联网及服务引入到制造业正迎来第四次工业革命,即工业4.0阶段。针对目前工业产能过剩,制造业采用“互联网+制造”的解决方案已成为大势所趋。工业设备制造企业也逐步将目光锁定在工业物联网(IIoT)领域,希望将所生产的设备连入物联网云平台,在工业云平台上能够直接处理和控制核心数据。由工业云平台提供强大的数据传输、存储和处理能力,帮助设备制造业企业收集和处理大量工业设备数据。将工业设备接入云平台实现远程监控、大数据处理及运用,也是增加工业设备产品附加值,实现设备制造企业效益提升的重要手段。
然而,不同应用领域的工业设备,具体的应用方式、结构设计、处理数据类型、数据采集方式、数据处理方式多样化,使得每种应用领域的工业设备具体的技术实现具有非常高的专业度、并且高度独立的。
比如空压机、发电机组、新能源汽车、水处理设备、消防安防设备、CNC/工业机器人等设备,有的设备存在自己的控制系统,能够对数据进行分析处理,或者还可以向设备发送控制指令,控制设备运行;有的设备不具备控制系统,不能进行功能扩展以及复杂的数据分析处理,只能向设备发送简单的机械指令,执行简单的逻辑运算。比如继电器控制装置或者PLC等。因此,现有技术中对于工业设备的应用方式、结构设计、处理数据类型、数据采集方式、数据处理方式多样化,目前应用于工业物联网的控制终端不能够适用不同工业设备的控制处理要求,无法有效的满足工业设备与物联网平台通信。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用工业物联网的控制终端,以解决现有技术应用于工业物联网的控制终端不能够适用不同工业设备的接入和处理要求,无法有效的与物联网平台通信的问题。
第一方面,本发明实施例提供了一种应用于工业物联网的控制终端,所述应用于工业物联网的控制终端包括输入/输出控制模块、主控模块和网络模块,其中:
所述输入/输出控制模块与所述主控模块相连,用于根据第一控制策略对工业设备采集的数据进行控制处理,并向所述主控模块发送数据和接收所述主控模块的策略配置;
所述主控模块的操作系统中设置有应用开发工具,所述应用开发工具包括用于提供应用开发调用接口的多个模块,根据所述应用开发工具开发的、与所述工具业设备对应的应用程序,对所述输入/输出控制模块发送的数据进行处理;
所述网络模块用于将所述主控模块的数据传送至物联网平台,并将所述物联网平台的控制指令或控制策略传送至所述主控模块。
结合第一方面,在第一方面的第一种可能实现方式中,所述输入/输出控制模块包括通信接口模块、数据收发处理模块和第一处理器模块,其中:
所述通信接口模块包括一个或者多个与工业设备接口相匹配的通信接口,所述通信接口模块与所述数据收发处理模块的第一端相连,所述收发处理模块的第二端与所述第一处理器模块相连,所述数据收发处理模块用于对所述通信接口收、发的数据进行协议解、编码操作,所述第一处理器模块用于根据预先配置的第一控制策略对采集的数据进行处理,并根据所述第一控制策略控制所述工业设备。
结合第一方面的第一种可能实现方式,在第一方面的第二种可能实现方式中,所述信接口模块包括SPI接口、RS-232接口、RS-485接口、CAN接口、I2C接口、GPIO接口、UART接口中的一种或者多种。
结合第一方面的第一种可能实现方式或第一方面的第二种可能实现方式,在第一方面的第三种可能实现方式中,所述输入/输出控制模块还包括报警模块,所述报警模块的报警信号输入端与所述第一控制处理模块相连。
结合第一方面的第一种可能实现方式或第一方面的第二种可能实现方式,在第一方面的第四种可能实现方式中,所述输入/输出控制模块还包括环境传感模块,所述环境传感模块与所述第一处理器模块相连,用于将所述工业设备的控制终端所处的环境数据发送给所述第一处理器模块进行分析处理。
结合第一方面的第四种可能实现方式,在第一方面的第五种可能实现方式中,所述环境传感模块包括GPS位置传感器、湿度传感器、温度传感器、光照强度传感器中的一种或者多种。
结合第一方面,或第一方面的第一种可能实现方式或第一方面的第二种可能实现方式,在第一方面的第六种可能实现方式中,所述网络模块还用于将所述应用于工业物联网的控制终端的标识信息发送至物联网平台并向所述物联网平台发送访问请求。
结合第一方面的第六种可能实现方式,在第一方面的第七种可能实现方式中,所述网络模块包括以太网模块、WIFI模块、GSM模块、3G模块或4G模块中的一种或者多种。
结合第一方面,或第一方面的第一种可能实现方式、或第一方面的第二种可能实现方式、或第一方面的第七种可能实现方式,在第一方面的第八种可能实现方式中,所述主控模块中设置的操作系统包括安卓操作系统、LINUX操作系统、QNX操作系统中的一种。
结合第一方面的第八种可能实现方式,在第一方面的第九种可能实现方式中,所述应用于工业物联网的控制终端还包括根据工业设备的交互速度要求和稳定性要求,选择与所述交互速度和稳定性要求匹配的操作系统。
在本发明中所述用于工业物联网的控制终端,包括输入/输出控制模块、主控模块和网络模块,通过输入/输出控制模块接收采集的工业设备的数据,并根据主控模块发送的第一控制策略对所述工业设备的数据进行初步处理,并向所述工业设备发送对应的控制指令,从而可以对于控制简单的工业设备满足响应速度快要求,在所述主控模块中设置有应用开发工具,通过所述应用开发工具包括的多个模块的调用接口,可以很好的满足不同工业设备的应用开发要求,并且通过所述主控模块可对采集的数据作进一步的分析处理,通过所述网络模块可以将工业设备连接至物联网平台,可以方便的更新所述主控模块和所述输入/输出模块的控制策略。
附图说明
图1是本发明实施例提供的应用于工业物联网的控制终端的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的应用于工业物联网的控制终端的又一结构示意图。
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说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明实施例的目的在于提供一种应用于工业物联网的控制终端,以解决现有技术中由于工业设备的种类较多,各种工业设备应用方式、结构设计、处理数据类型、数据采集方式、数据处理方式多样化。因此,对于不同的工业设备,控制要求也会多样化。而现有技术中对于接入工业物联网的控制终端,无法满足对不同工业设备的接入处理要求。下面结合附图对本发明作具体的说明。
图1示出了本发明实施例提供的应用于工业物联网的控制终端的结构示意图,详述如下:
本发明实施例所述应用于工业物联网的控制终端1,所述应用于工业物联网的控制终端包括输入/输出控制模块11、主控模块12和网络模块13,其中:
所述输入/输出控制模块11与所述主控模块12相连,用于根据第一控制策略对工业设备采集的数据进行控制处理,并向所述主控模块12发送数据和接收所述主控模块12的策略配置;
所述主控模块12的操作系统中设置有应用开发工具,所述应用开发工具包括用于提供应用开发调用接口的多个模块,根据所述应用开发工具开发的、与所述工具业设备对应的应用程序,对所述输入/输出控制模块11发送的数据进行处理;
所述网络模块13用于将所述主控模块12的数据传送至物联网平台,并将所述物联网平台的控制指令或控制策略传送至所述主控模块12。
具体的,如图2所示,本发明实施例中所述输入/输出控制模块11包括通信接口模块111、数据收发处理模块112和第一处理器模块113,其中:
所述通信接口模块111包括一个或者多个与工业设备接口相匹配的通信接口,所述通信接口模块111与所述数据收发处理模块112的第一端相连,所述收发处理模块112的第二端与所述第一处理器模块113相连,所述数据收发处理模块112用于对所述通信接口收、发的数据进行协议解、编码操作,所述第一处理器模块113用于根据预先配置的第一控制策略对采集的数据进行处理,并根据所述第一控制策略控制所述工业设备。所述输入/输出模块根据所述第一控制策略对工业设备的控制,包括对工业设备的异常状态进行简单的自动调整,比如对于运转速度过快时,自动降低运转速度;对于控制终端的湿度过高时,自动启动降低系统,或者调整降低系统的运转功率等。
其中,对于所述通信接口模块111,可以为串行通信协议接口,也可以为并行通信协议接口,优选串行通信接口,串行通信接口可以采用全双工方式和半双工方式。所述通信接口模块的种类可以包括SPI(英文全称为:Serial Peripheral Interface,中文全称为:串行外设接口)接口、RS-232C接口、RS-485接口、CAN(英文全称为:Controller AreaNetwork,中文全称为:控制器局域网)接口、I2C(Inter-Integrated Circuit)接口、GPIO(英文全称为:General Purpose Input Output,中文全称为:通用输入/输出)接口、UART(英文全称为:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,中文全称为:通用异步收发传输器)接口。
所述通信接口模块的数据可以源于各个连接的工业设备上传感器采集的传输数据,也可以为其它设备或者终端采集的数据。
所述数据收发处理模块112,分别连接所述通信接口模块111和第一处理器模块113。所述数据收发处理模块可根据预设的工业协议,采用并行或串行的数据传输方式,通过所述通信接口模块从工业设备上采集数据信号数据,也可以根据需要对采集到的数据进行处理,生成所述第一处理器模块113能够识别的数字信号数据,并发送至数据收发处理模块。所述数据收发处理模块112也可以将第一处理器模块113生成的控制指令,采用预设的数据通信协议进行数据编码或者解码通信。
所述数据通信协议,可以包括如使用RS-232C接口、RS-485接口时采用ModBus通讯协议,采用数字通讯接口为CAN接口时采用CAN总线协议,采用I2C总线接口时采用I2C协议,等等。所述数据收发处理模块可以为与通信接口对应的RS232芯片、RS485芯片、CAN芯片等。
优选的实施方式中,所述输入/输出控制模块11还可包括环境传感模块114,所述环境传感模块113与所述第一处理器模块113相连,用于将所述工业设备的控制终端所处的环境数据发送给所述第一处理器模块进行分析处理。
其中,所述环境传感模块包括GPS位置传感器、湿度传感器、温度传感器、光照强度传感器中的一种或者多种。所述环境传感模块114的输入数据可以为模拟电流或模拟的电压信号,通过模块/数字转换模块对所述信号进行转换,生成第一处理器模块可以识别的信号数据。
通过第一处理器模块113中的第一控制策略,可对当前的环境信息进行检测和比较,当检测的数据不满足要求时,可以发出相应的控制指令,对工业设备的状态进行调整,或者也可以向与所述第一处理器模块113相连的报警模块发送报警指令,提示控制终端1当前存在异常。
在本发明实施例中,所述主控模块12包括第二处理器模块121,在所述第二处理器中运行有操作系统,所述操作系统可为用户通过其中的开发工具进行功能应用开发提供方便。其中,所述操作系统可以为安卓操作系统、LINUX操作系统、QNX操作系统中的任一种。比如,对于安卓操作系统,可以提供基于安卓编程开发的SDK(英文全称:SoftwareDevelopment Kit,中文全称:软件开发工具包),在所述SDK中包括多个主要的模块,可以方便开发人员在编程设计中通过接口直接调用,从而可以根据具体的工业设备的要求,完成相应的应用程序的开发。
另外,本发明所述应用于工业物联网的控制终端还包括根据工业设备的交互速度要求和稳定性要求,选择与所述交互速度和稳定性要求匹配的操作系统。比如:
对于安卓操作系统的控制终端,其实时性交互速度可以达到30毫秒,由于使用安卓操作系统,应用程序开发比较方便,可以与安卓手机的应用程序开发兼容,方便开发。
对于LINUX操作系统,稳定性强,适合对稳定性有特殊要求的工业设备的控制处理,其交互速度比安卓系统差,交互响应时间一般为30*50毫秒。
对于QNX操作系统,其实时性最好,响应速度一般为1-10毫秒,但其缺点是开发要求较高。
作为本发明优选的实施方式,所述主控模块12还连接有输入设备122和输出设备123,所述输入设备122可以为触控面板、鼠标、键盘中的一种或者多种,所述输出设备123可以为触控屏、指示灯、按键、扬声器中的一种或者多种。通过设置触控面板,可通过触控面板的显示屏显示采集的数据名称、数据大小。并且还可以在系统中安装操作教程,供用户学习使用。所述触控面板的触摸屏可以接收用户触摸操作,同步显示用户操作过程,将所述操作指令发送至第一处理器模块,生成相应的控制指令。
所述操作指令可以为触摸屏上的数字坐标。触摸屏可以采用压力传感触摸屏、电阻触摸屏、电容触摸屏等;显示屏可以为LCD显示屏或LED显示屏。
所述主控模块12可通过485通信接口或者其它的通信接口,与所述输入/输出控制模块11相连。
所述主控模块12可通过网络模块13与物联网云平台相连。主控模块将获取的数据,以及分析处理的结果通过所述网络模块13发送至物联网云平台。
另外,本发明所述主控模块12还可以包括:
调试接口124,连接第二处理器模块12,用于给第二处理器模块12中的Android系统进行调试、底层扩展和应用程序升级、更新,也可用于控制终端进行固件扩展或更新、升级时起调试作用。优选USB接口,也可以是其它的接口实现方式。
所述输入设备122可以包括硬件按键模块,与所述第二处理器模块121相连,用于提供用户各类硬件按键控制功能,可根据需要进行自定义,如电源的开关按钮、呼叫按钮、SOS铵钮、系统复位按钮或者作控制调节按钮等。
所述输出设备123可包括指示灯模块,与所述第二处理器模块121相连,用于指示控制终端的各种状态,如电源指示灯、网络指示灯、设备指示灯、GPS指示灯、数据指示灯和辅助指示灯,可根据需要在Android系统应用层上进行自定义。
所述网络模块13可以包括第一通信模块131,所述通信模块131可以为有线通信或者无线通信,从而实现控制终端与物联网云平台之间的数据通讯,所述通信模块131可以为2G通信、3G通信、4G通信等数字移动通信方式、或者采用以太网通信方式。
作为本发明实施例进一步优选的实施方式,所述主控模块还可包括第二通信模块132,所述第二通信模块包括蓝牙模块,WIFI通信模块。从而方便所述控制终端与其它设备进行通信。
另外,所述网络模块还可包括第三处理器模块133,用于控制向物联网平台发送设备标识信息,并获取物联网平台的授权信息。
本发明中所述用于工业物联网的控制终端,包括输入/输出控制模块、主控模块和网络模块,通过输入/输出控制模块接收采集的工业设备的数据,并根据主控模块发送的第一控制策略对所述工业设备的数据进行初步处理,并向所述工业设备发送对应的控制指令,从而可以对于控制简单的工业设备满足响应速度快要求,在所述主控模块中设置有应用开发工具,通过所述应用开发工具包括的多个模块的调用接口,可以很好的满足不同工业设备的应用开发要求,并且通过所述主控模块可对采集的数据作进一步的分析处理,通过所述网络模块可以将工业设备连接至物联网平台,可以方便的更新所述主控模块和所述输入/输出模块的控制策略。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述应用于工业物联网的控制终端包括输入/输出控制模块、主控模块和网络模块,其中:
所述输入/输出控制模块与所述主控模块相连,用于根据第一控制策略对工业设备采集的数据进行控制处理,并向所述主控模块发送数据和接收所述主控模块的策略配置;
所述主控模块的操作系统中设置有应用开发工具,所述应用开发工具包括用于提供应用开发调用接口的多个模块,根据所述应用开发工具开发的、与所述工具业设备对应的应用程序,对所述输入/输出控制模块发送的数据进行处理;
所述网络模块用于将所述主控模块的数据传送至物联网平台,并将所述物联网平台的控制指令或控制策略传送至所述主控模块。
2.根据权利要求1所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述输入/输出控制模块包括通信接口模块、数据收发处理模块和第一处理器模块,其中:
所述通信接口模块包括一个或者多个与工业设备接口相匹配的通信接口,所述通信接口模块与所述数据收发处理模块的第一端相连,所述收发处理模块的第二端与所述第一处理器模块相连,所述数据收发处理模块用于对所述通信接口收、发的数据进行协议解、编码操作,所述第一处理器模块用于根据预先配置的第一控制策略对采集的数据进行处理,并根据所述第一控制策略控制所述工业设备。
3.根据权利要求2所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述信接口模块包括SPI接口、RS-232接口、RS-485接口、CAN接口、I2C接口、GPIO接口、UART接口中的一种或者多种。
4.根据权利要求2或3所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述输入/输出控制模块还包括报警模块,所述报警模块的报警信号输入端与所述第一控制处理模块相连。
5.根据权利要求2或3所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述输入/输出控制模块还包括环境传感模块,所述环境传感模块与所述第一处理器模块相连,用于将所述工业设备的控制终端所处的环境数据发送给所述第一处理器模块进行分析处理。
6.根据权利要求5所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述环境传感模块包括GPS位置传感器、湿度传感器、温度传感器、光照强度传感器中的一种或者多种。
7.根据权利要求1-3任一项所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述网络模块还用于将所述应用于工业物联网的控制终端的标识信息发送至物联网平台并向所述物联网平台发送访问请求。
8.根据权利要求7所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述网络模块包括以太网模块、WIFI模块、GSM模块、3G模块或4G模块中的一种或者多种。
9.根据权利要求1-3、8任一项所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述主控模块中设置的操作系统包括安卓操作系统、LINUX操作系统、QNX操作系统中的一种。
10.根据权利要求9所述应用于工业物联网的控制终端,其特征在于,所述应用于工业物联网的控制终端还包括根据工业设备的交互速度要求和稳定性要求,选择与所述交互速度和稳定性要求匹配的操作系统。
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