CN106527371B - 智能制造bc系统通用驱动框架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能制造BC系统通用驱动框架，包括配置单元、初始化单元、事件接口单元、事件触发单元和事件处理单元；配置单元提供通用的配置结构，用于实现不同的智能工厂自动生产线对应的信息配置；初始化单元，用于解析配置单元的配置文件，实例化PLC类型并连接PLC设备；事件接口单元，为事件处理客制化程序提供实现接口；事件触发单元，用于根据所配置的信号PLC地址进行轮询，根据信号状态的变化情况异步触发相应的事件；事件处理单元，用于进行具体的信息处理。本发明提供的驱动框架可以针对不同行业的BC来进行配置，也可以针对不同种类的PLC，生产线架构来进行配置，具有高通用性，可维护，灵活度高，与具体业务无关等优势。

Description

智能制造BC系统通用驱动框架

技术领域

本发明涉及智能制造控制层系统，即BC系统的底层驱动框架，为制造业软件轻量级框架，属于信息处理技术领域。

背景技术

智能制造信息系统(Computer Integrated Manufacturing System,简称CIMS系统)是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术，制造技术，信息技术，自动化技术，系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人，技术，经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。而CIMS中的设备监控系统(Block Control System，简称BC系统)则负责管理运营生产线系统的物流系统，监控设备集群状态，具有较高的实时性。BC系统是CIMS大系统框架下设备层系统与MES系统层中间的桥梁，起到数据上传与下传的作用。BC系统还具有数据储存，处理的功能，能对智能制造系统中比较复杂的设备比如机器人进行复杂的控制操作。而BC系统Driver则作为BC系统的底层驱动框架，在BC系统开发中具有决定性作用。

目前国外特别是德国，美国等发达国家，使用BC系统非常广泛，技术水平也较高，拥有巨大优势，国内的BC系统现在还处于初步发展阶段，针对特定的业务逻辑往往开发时间较长，而且并不稳定，可维护性也较差，可移植性也不强，这主要还是因为没有一款高通用性BC Driver所致。

发明内容

发明目的：为了克服现有BC技术通用性不高，不稳定，可维护性差，可移植性不强等问题，本发明提供一种具有高通用性的可配置性智能制造BC Driver框架。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

智能制造BC系统通用驱动框架，包括：配置单元、初始化单元、事件接口单元、事件触发单元和事件处理单元；所述配置单元提供通用的配置结构，用于实现不同的智能工厂自动生产线对应的信息配置；所述初始化单元，用于解析配置单元的配置文件，实例化PLC类型并连接PLC设备；所述事件接口单元，为事件处理客制化程序提供实现接口；所述事件触发单元，用于根据所配置的信号PLC地址进行轮询，根据信号状态的变化情况异步触发相应的事件；所述事件处理单元，用于进行具体的信息处理。

作为优选，该驱动框架还包括超时管理单元，用于事件触发单元异步触发事件时进行计时，若超时则报警并将事件状态归零。

在具体的实施方案中，所述配置单元配置的信息包括Master PLC通信配置和PLC信息地址配置；所述通信配置包括主从站网络标识、主从站点标识、从站IP、轮询时间间隔、超时时间和PLC类型；所述PLC信息地址配置包括BC系统监控的各个设备的基本信息，以及每个设备上监控的模块信息与地址的配置，所述监控的模块包括数据、事件和命令。

所述设备的基本信息包括设备名称和映射地址；每个设备上模块信息与地址的配置内容包括模块名称、地址偏移、模块类型以及模块字段的名称、地址、长度和值类型；所述模块类型包括事件、事件回复、命令、命令回复、读数据和写数据。

作为优选，该驱动框架还包括日志管理单元，用于进行日志记录；所述配置单元包括日志配置。

作为优选，所述配置单元采用一个或多个XML文件格式进行配置。

有益效果：与现有技术相比，本发明提供的智能制造BC系统通用驱动框架，可以针对不同行业的BC来进行配置，也可以针对不同种类的PLC，生产线架构来进行配置，具有高通用性，可维护，灵活度高，与具体业务无关等优势。应用该Driver后，BC系统软件工程师不再需要处理信息读写的问题，将精力集中在具体业务逻辑的代码编写上，这样大大缩短了软件开发周期。另外，该Driver将地址信息以XML配置的形式来展示，在实际的调试过程中，只需要去修改配置即可，不需要去实地修改代码，这也在一定程度上减少了调试时间。该Driver为轻量级的框架，API简单易懂，非常容易上手。

附图说明

图1为BC系统的硬件框架示意图。

图2为BC系统的软件框架结构示意图。

图3为BC系统调用BC Driver的流程图。

图4为本发明实施例Driver配置单元的结构示意图。

图5为本发明实施例Driver配置单元的PLC信息地址配置示例图。

图6为本发明实施例Driver工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

图1为BC系统的硬件框架示意图，BC系统的硬件架构条件为设备集群PLC与BC系统的Master PLC环路相连，设备将信息写入各自的PLC后，将其信息映射到Master PLC的分区地址中。图2为BC系统的软件框架结构示意图，其中，实体层模块用于智能工厂的建模；事件处理模块用于处理具体事件业务；MES通讯模块用于将信息上传至MES；界面模块用于设计与处理界面逻辑；数据库处理模块用于操作数据库；主服务模块用于各个子模块的调用和Driver初始化等。图3为BC系统调用Driver的流程图，初始化Driver后，连接PLC，对PLC信息进行轮询，若有事件发生则进行事件处理。

本发明实施例参照Struts,Spring,Hibernate等著名框架，自行设计配置方案，以具体项目为测试依据，辅以BC模拟器测试，对该框架做了长久的测试论证，再应用于具体项目中，得到了最终稳定的智能制造BC系统通用Driver框架。

本发明实施例公开的智能制造BC系统通用驱动框架，主要包括：配置单元、初始化单元、事件接口单元、事件触发单元、事件处理单元、超时管理单元、日志管理单元。其中，配置单元提供通用的配置结构，用于实现不同的智能工厂自动生产线对应的信息配置。初始化单元，用于解析配置单元的配置文件，实例化PLC类型并连接PLC设备。事件接口单元，为事件处理客制化程序提供实现接口。事件触发单元，用于根据所配置的信号PLC地址进行轮询，根据信号状态的变化情况异步触发相应的事件。事件处理单元，用于进行具体的信息处理，针对触发的信号，不同的类型做不同的信息处理，并用对应的事件接口来进行具体的信息处理。超时管理单元，用于事件触发单元异步触发事件时进行计时，若超时则报警并将事件状态归零。日志管理单元，用于进行日志记录。

本实施例的通用驱动框架，即Driver，具有如下功能：

1.提供通用化的配置结构，可以针对不同的智能工厂自动生产线业务需求来修改配置。

2.对Master-PLC进行实时轮询，若发现设备有信号，对其及时响应，并对其信息进行处理，发送给MES；并且可以对大量同时发生的信号进行并行异步处理，各个信号间相互独立，互不影响。该响应时间应短于1秒。

3.当设备没有及时回复信号时，具有超时机制，发出相应的警告。

4.可对所有的信息进行日志记录，供维护人员在出现问题时追踪溯源。

5.通过配置可以与不同类型的PLC通信。

6.可提供简单的事件响应模板，该模板与具体业务逻辑无关。

图4为本发明实施例配置单元的主要配置结构，包括Master PLC通信配置、PLC信息地址配置和日志配置；其中，通信配置包括主从站网络标识(主站是BC系统服务器，从站是Master PLC)、主从站点标识、从站IP、轮询时间间隔、超时时间和PLC类型；PLC信息地址配置包括BC系统监控的各个设备的基本信息，以及每个设备上监控的模块信息与地址的配置，监控的模块包括数据、事件和命令。设备的基本信息包括设备名称和映射地址；每个设备上模块信息与地址的配置内容包括模块名称、地址偏移、模块类型以及模块字段的名称、地址、长度和值类型；模块类型包括事件、事件回复、命令、命令回复、读数据和写数据。图5为以XML文件的形式配置的PLC信息地址的示例。

BC系统软件工程师在基于本实施例的驱动框架进行具体项目开发时，将Driver的dll文件导入具体的项目中后，在配置文件夹中进行系统信息的配置，配置完后则需要在事件处理文件夹中对信息配置中具体的事件和命令来进行客制化的程序代码编写，具体的参数包括：数据源信息，模块信息，数据区数据信息。这种将各个事件相互独立的方式，极大地简化了编程人员的工作量，不需要考虑轮询的方式，数据的读取等细节问题，而将精力放在具体业务逻辑上。

图6示出了本实施例Driver的工作机制，Driver应用工厂模式对具体PLC类型进行实例化并连接PLC，按照PCL信息地址配置中的具体信号PLC地址进行轮询，若发现信号出现变化，则访问其对应的数据区，应用工业PLC四次握手的方式进行信息交互后，采用观察者设计模式，多线程互斥锁技术，反射技术，异步地对具体事件进行处理。

Claims (6)

1.智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，包括：配置单元、初始化单元、事件接口单元、事件触发单元和事件处理单元；所述配置单元提供通用的配置结构，用于实现不同的智能工厂自动生产线对应的信息配置；所述初始化单元，用于解析配置单元的配置文件，实例化PLC类型并连接PLC设备；所述事件接口单元，为事件处理定制化程序提供实现接口；所述事件触发单元，用于根据所配置的PLC信息地址进行轮询，根据信号状态的变化情况异步触发相应的事件；所述事件处理单元，用于进行具体的信息处理。

2.根据权利要求1所述的智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，还包括超时管理单元，用于事件触发单元异步触发事件时进行计时，若超时则报警并将事件状态归零。

3.根据权利要求1所述的智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，所述配置单元配置的信息包括Master PLC通信配置和PLC信息地址配置；所述通信配置包括主从站网络标识、主从站点标识、从站IP、轮询时间间隔、超时时间和PLC类型；所述PLC信息地址配置包括BC系统监控的各个设备的基本信息，以及每个设备上监控的模块信息与地址的配置，所述监控的模块包括数据、事件和命令。

4.根据权利要求3所述的智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，所述设备的基本信息包括设备名称和映射地址；每个设备上监控的模块信息与地址的配置内容包括模块名称、地址偏移、模块类型以及模块字段的名称、地址、长度和值的类型；所述模块类型包括事件、事件回复、命令、命令回复、读数据和写数据。

5.根据权利要求1所述的智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，还包括日志管理单元，用于进行日志记录；所述配置单元包括日志配置。

6.根据权利要求1所述的智能制造BC系统通用驱动框架，其特征在于，所述配置单元采用一个或多个XML文件格式进行配置。