CN108243232A - 一种工业网络信息互联方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业网络信息互联方法与系统，方法为在现场网络中接入网关，该网关与云端网络连接，将所需数据发送至云端网络。系统包括现场网络接口模块，现场网络协议处理模块，配置模块，数据获取模块，数据处理模块，云端网络协议处理模块和云端网络接口模块。通过本发明的方法和系统，能够打破现有工业数据分层隔离的情况，将现场数据直接传递给云端，实现工业网络各层次网络信息的互联互通。

Description

一种工业网络信息互联方法与系统
技术领域
本发明涉及工业网络信息互连的技术领域，具体的说是一种工业网络信息互连的方法与系统。
背景技术
传统工业控制网络采用分层的网络结构，将工业网络划分为工厂现场设备网络、控制网络、管理骨干网络、互联网等多个层次。现场设备的数据信息需要通过各层设备，逐层上传，才能到达云端。由于数据传输过程复杂，且上传的信息量受到PLC等设备处理和传输能力的限制，传输的时延长，难以完成实时性较高的操作。而随着工业技术及信息技术的发展，以工业4.0为代表的扁平化工业网络成为未来的网络发展新方向。扁平化的网络打破传统工业控制系统的分层的体系，借鉴Internet全互联、开放化的发展思路，实现工厂现场设备网络、控制网络、管理骨干网络、互联网全面互联的网络技术。
针对以工业4.0和工业互联网为代表的新型制造生产模式的发展要求，需要适应工业4.0的工业网络创新产品，打破目前工业生产中，现场网络、控制网络和广域互联网络分离的局面，使现场设备的数据可以直接传递给云端，实现工业网络各层次网络信息的互联互通。
发明内容
针对上述技术不足，本发明的目的提供一种面向半导体生产线搬运系统天车路线规划方法。该方法可以在复杂的轨道环境中，快速的提供给天车最短的移动路线。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工业网络信息互联方法，在现场网络中接入网关，该网关与云端网络连接，将所需数据发送至云端网络，包括以下步骤：
现场网络接口模块接收现场网络中的PLC发来的数据，并发送到现场网络协议解析模块；
现场网络协议处理模块将接收到的PLC数据按照现场网络通信协议进行解析并处理；同时将解析完成的数据分为配置数据和命令数据；其中,设备状态数据的配置数据发送到配置模块，将设备状态数据的命令数据发送到数据获取模块；
配置模块接收设备状态数据的配置数据，并从中提取设备状态数据信息，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择；将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息保存在上传数据信息库中；
数据获取模块接收设备状态数据的命令数据，将该命令数据中的命令对象与上传数据信息库中的数据内容进行对比，将设备号、参数ID相同的命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块；
数据处理模块根据命令数据信息所对应的处理方式，对命令数据信息进行相应的处理；并发送至云端网络协议处理模块；
云端网络协议处理模块将处理后的命令数据信息按照云端网络协议进行封装，并发送给云端网络接口模块；
云端网络接口模块根据命令数据信息对应的云端服务接口信息，将云端网络协议处理模块发来的命令数据信息进行封装，发送给对应的远程云端接口。
一种工业网络信息互联方法还包括：配置接口模块将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息发送至配置模块上传数据信息库中保存。
所述处理方式包括：对数据求取平均值、若存在超出阈值的数据则生成报警数据。
所述现场网络协议处理模块，非设备状态数据的配置数据且非设备状态数据的命令数据则不进行下面步骤的处理。
所述设备状态数据信息包括现场设备号及其采集信息；采集信息包括参数ID。
所述设备状态数据的命令数据包括指令、命令对象。
所述设备状态数据的命令数据的命令对象包括设备号、参数ID、空/参数值。
一种工业网络信息互联系统，包括：
现场网络接口模块，用于接收现场网络中的PLC发来的数据，并发送到现场网络协议解析模块；
现场网络协议处理模块，用于将接收到的PLC数据按照现场网络通信协议进行解析并处理；同时将解析完成的数据分为配置数据和命令数据；其中,设备状态数据的配置数据发送到配置模块，将设备状态数据的命令数据发送到数据获取模块；
配置模块，用于接收设备状态数据的配置数据，并从中提取设备状态数据信息，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择；将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息保存在上传数据信息库中；
数据获取模块，用于接收设备状态数据的命令数据，将该命令数据中的命令对象与上传数据信息库中的数据内容进行对比，将设备号、参数ID相同的命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块；
数据处理模块，用于根据命令数据信息所对应的处理方式，对命令数据信息进行相应的处理；并发送至云端网络协议处理模块；
云端网络协议处理模块，用于将处理后的命令数据信息按照云端网络协议进行封装，并发送给云端网络接口模块；
云端网络接口模块，用于根据命令数据信息对应的云端服务接口信息，将云端网络协议处理模块发来的命令数据信息进行封装，发送给对应的远程云端接口。
一种工业网络信息互联系统，还包括：
配置接口模块，用于将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息发送至配置模块上传数据信息库中保存。
所述现场网络协议处理模块，非设备状态数据的配置数据且非设备状态数据的命令数据则不进行下面步骤的处理。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明能够将现场网络数据直接发给云端服务接口，无需通过PLC，PLC可以无需支持云端协议，减轻PLC复杂度。
2.本发明直接连接现场网络和云端网络的方式，可以打破工业网络数据分层隔离的现状，实现工业网络各层次网络信息的互联互通。
附图说明
图1是本发明的场景应用示意图；
图2是本发明的模块框图；
图3是本发明的方法流程图一；
图4是本发明的方法流程图二。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明一种工业网络信息互连的方法和系统所应用的场景如图1所示，包括现场网络和云端网络。
现场网络即工业现场的工业控制网络，通常由网络节点，包括工业控制器(如PLC)、工作站、工业设备和连接网络节点的工业网络组成。这里将除工业控制器之外的网络节点统称为设备。本发明的Iot网络作为工业设备之一，Iot网关直接连接现场网络与云网络，集成了Iot信息采集和云端信息发布的功能，负责将接收到的现场网络数据发送给云端的指定服务接口。通过Iot网关，现场设备的数据可以无需通过PLC直接发送到云端。
云端网络服务程序是针对工业4.0进行的服务应用程序，运行在云端，对数据进行分析、管理、存储、决策服务。
本发明提供一种工业信息互联的方法和系统，通过Iot网关直接连接现场网络与云网络，将接收到的现场网络数据发送给云端的指定服务接口，而无需通过PLC逐层上传。通过本发明的方法和系统，能够打破现有工业数据分层隔离的情况，将现场数据直接传递给云端，实现工业网络各层次网络信息的互联互通。
如图3所示，本发明方法包括：网络初始化阶段201，Iot网关作为工业控制网络的IO设备，接受PLC的配置。Iot网关配置模块接收配置数据，从中提取设备状态数据信息，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择；将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息保存在上传数据信息库中；网络运行阶段202，Iot网关接收现场网络数据，按照现场网络的协议对现场网络数据进行处理。并根据配置模块的上传数据信息库获取需要上传到云端的数据，将所述数据按照处理方式配置进行相应处理后，将数据按照云端网络协议进行封装并传输至云端。
现场网络数据是指工业控制网络中传递的数据，由于目前工业控制网络的网络协议有很多种，如Profinet、cc-link、EtherCAT等，不同网络协议的通讯方式、数据格式和命令都不相同，因此需要根据具体的网络协议对数据进行解析和执行。
Iot网关作为工业控制系统的一个普通设备存在，由PLC对其进行配置和操控，PLC通过现场网络发送数据给Iot网关，Iot网关执行控制器的命令从而进行相应的操作。在接收到PLC发送的现场网络数据后，现场网络协议处理模块对数据进行解析，并按照解析出的命令进行相应的操作。此部分与常规工业控制系统的其他设备相同。本发明与常规设备不同之处在于，同时将解析完成的数据分为配置数据和命令数据，并对配置数据和命令数据进行判断，如果是设备状态数据的配置数据则发送到配置模块，如果是设备状态数据的命令数据则发送到数据获取模块；对于除此之外的其他数据则不做处理。
如图4所示，网络初始化阶段：
数据包根据内容的不同可分为配置数据包和命令数据包。配置数据包主要在工业控制网络未正式运行阶段用于网络配置，分为多种配置数据，如网络配置数据、设备配置数据、参数配置数据等，其中包括对设备状态数据的配置数据等，如工业控制网络中注册的需要采集的设备状态数据信息，如某设备号以及该设备采集信息，采集信息包括参数ID等；参数ID如：温度参数ID、压力参数ID等。命令数据包是在工业控制网络正式运行阶段用户控制器和设备之间命令交互的数据包，同样分为多种命令数据，其中包含了对设备状态数据操作的命令数据，如控制器命令读取数据包中的某设备的温度参数值。
需要上传到云端的数据处理方式可包括：计算历史平均值、超出阈值的报警数据生成等。
Iot网关配置模块的上传数据信息库包括：需要上传到云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息等。
网络运行阶段：
数据获取模块在接收到解析完成的设备状态数据的命令数据(指令、设备号、参数ID、空/参数值)后，对命令对象(设备号、参数ID、空/参数值)进行判断，根据配置模块的上传数据信息库获中的数据内容判断命令对象中的设备号、参数ID是否为需要上传到云端的数据内容，如果是则将命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块；如果不是则丢弃。
数据处理模块在接收到命令数据信息后，按照命令数据信息中对应的处理方式对命令对象中的参数值进行处理，然后将处理完成的命令对象和云端服务接口信息发送给云端网络协议处理模块
云端网络协议处理模块将接收到的处理后命令对象按照云端网络协议格式进行封装，并将云端服务接口信息作为目的服务接口，通过云端网络接口模块发送到云端网络的对应服务程序。
如图2所示，本发明系统包括配置接口模块、配置模块、现场网络接口模块、现场网络协议处理模块、数据获取模块、数据处理模块、云端网络协议处理模块、云端网络接口模块。
配置接口模块：用于接收用户对于Iot网关的配置信息，包括需要上传云端的数据内容及其处理方式及云端服务接口等信息，并将配置信息保存到配置模块的上传数据信息库中。
配置模块：用于接收现场网络协议处理模块解析后的现场网络设备状态数据的配置数据，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择。并将用户选择完成的需要上传云端的数据内容及其处理方式及云端服务接口等保存在上传数据信息库中。数据获取模块根据配置模块中的上传数据信息库的数据内容判断是否为需要上传云端的数据。
现场网络接口模块：用于现场网络数据的接收，并将接收到的数据发送到现场网络协议处理模块进行协议处理
现场网络协议处理模块：用于将接收到的PLC数据，按照现场网络通信协议规定的数据包格式进行解析，并按照现场网络协议规定进行相应处理；此外，将解析完成的数据分为配置数据和命令数据，并对配置数据和命令数据进行判断，将其中的设备状态数据的配置数据发送到配置模块，将设备状态数据的命令数据发送到数据获取模块；
数据获取模块：接收现场网络协议处理模块发送来的设备状态数据的命令数据，根据配置模块中的上传数据信息库中数据内容，判断命令对象否是需要上传云端的数据内容，如果是则将命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块进行处理，如果不是，则丢弃。
数据处理模块，用于根据命令数据信息所对应的处理方式，对命令数据信息进行相应的处理；并发送至云端网络协议处理模块；
云端网络协议处理模块，用于将处理后的命令数据信息按照云端网络协议进行封装，并发送给云端网络接口模块；
云端网络接口模块，用于根据命令数据信息对应的云端服务接口信息，将云端网络协议处理模块发来的命令数据信息进行封装，发送给对应的远程云端接口。

Claims (10)

1.一种工业网络信息互联方法，其特征在于：在现场网络中接入网关，该网关与云端网络连接，将所需数据发送至云端网络，包括以下步骤：
现场网络接口模块接收现场网络中的PLC发来的数据，并发送到现场网络协议解析模块；
现场网络协议处理模块将接收到的PLC数据按照现场网络通信协议进行解析并处理；同时将解析完成的数据分为配置数据和命令数据；其中,设备状态数据的配置数据发送到配置模块，将设备状态数据的命令数据发送到数据获取模块；
配置模块接收设备状态数据的配置数据，并从中提取设备状态数据信息，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择；将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息保存在上传数据信息库中；
数据获取模块接收设备状态数据的命令数据，将该命令数据中的命令对象与上传数据信息库中的数据内容进行对比，将设备号、参数ID相同的命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块；
数据处理模块根据命令数据信息所对应的处理方式，对命令数据信息进行相应的处理；并发送至云端网络协议处理模块；
云端网络协议处理模块将处理后的命令数据信息按照云端网络协议进行封装，并发送给云端网络接口模块；
云端网络接口模块根据命令数据信息对应的云端服务接口信息，将云端网络协议处理模块发来的命令数据信息进行封装，发送给对应的远程云端接口。
2.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于还包括：配置接口模块将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息发送至配置模块上传数据信息库中保存。
3.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于所述处理方式包括：对数据求取平均值、若存在超出阈值的数据则生成报警数据。
4.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于所述现场网络协议处理模块，非设备状态数据的配置数据、非设备状态数据的命令数据则不进行下面步骤的处理。
5.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于所述设备状态数据信息包括现场设备号及其采集信息；采集信息包括参数ID。
6.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于所述设备状态数据的命令数据包括指令、命令对象。
7.根据权利要求1所述的一种工业网络信息互联方法，其特征在于所述设备状态数据的命令数据的命令对象包括设备号、参数ID、空/参数值。
8.一种工业网络信息互联系统，其特征在于包括：
现场网络接口模块，用于接收现场网络中的PLC发来的数据，并发送到现场网络协议解析模块；
现场网络协议处理模块，用于将接收到的PLC数据按照现场网络通信协议进行解析并处理；同时将解析完成的数据分为配置数据和命令数据；其中,设备状态数据的配置数据发送到配置模块，将设备状态数据的命令数据发送到数据获取模块；
配置模块，用于接收设备状态数据的配置数据，并从中提取设备状态数据信息，作为可上传云端的数据内容，提供给配置接口模块，供用户选择；将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息保存在上传数据信息库中；
数据获取模块，用于接收设备状态数据的命令数据，将该命令数据中的命令对象与上传数据信息库中的数据内容进行对比，将设备号、参数ID相同的命令对象与上传数据信息库中对应的处理方式、云端服务接口信息进行绑定形成命令数据信息，发送到数据处理模块；
数据处理模块，用于根据命令数据信息所对应的处理方式，对命令数据信息进行相应的处理；并发送至云端网络协议处理模块；
云端网络协议处理模块，用于将处理后的命令数据信息按照云端网络协议进行封装，并发送给云端网络接口模块；
云端网络接口模块，用于根据命令数据信息对应的云端服务接口信息，将云端网络协议处理模块发来的命令数据信息进行封装，发送给对应的远程云端接口。
9.根据权利要求8所述的一种工业网络信息互联系统，其特征在于还包括：
配置接口模块，用于将用户选择的需要上传云端的数据内容及其处理方式、云端服务接口信息发送至配置模块上传数据信息库中保存。
10.根据权利要求8所述的一种工业网络信息互联系统，其特征在于所述现场网络协议处理模块，非设备状态数据的配置数据、非设备状态数据的命令数据则不进行下面步骤的处理。
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