CN108388223B - 一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，该系统包括工控系统、数据库、上传模块和MES系统，其中：工控系统包括工控设备，工控设备用于采集车间现场实时数据，并将采集到的实时数据存储在数据库中；工控系统还可用于通过远程连接至服务器以触发式方式读取采集到的实时数据中的工业设备数据；上传模块将采集到的车间现场实时数据处理成标准的过程数据结构，再上传至MES系统；本发明集成多种通信方式与通讯协议并支持远程更新通信库；在数据采集、数据走向及数据监视层面上形成了一个完整的数据闭环；利用OPC规范大大的简化了系统的复杂性，缩短了系统的开发周期。提高了系统的稳定性与可靠性，便于系统的升级与维护。
Description
技术领域
本发明属于互联网技术领域，特别涉及一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统。
背景技术
目前，大多数控制系统采用DDE技术、动态链接库技术进行数据交换。当通信量较大时就会出现数据传输速度较慢，安全性差，可靠性低等局限性，且不能实现与上层管理系统的集成。以最接近本发明技术的专利201710440902.0为例，其使用OPC协议弥补了DDE技术以及动态链接库技术的不足，同时也增强了与工业设备的连接，减少了系统开发成本，并且在数据交换的基础上增加了报警与事件、历史数据的访问能力。
对于离散型制造企业车间，目前大多采用单一的数据采集方式，但是单一的数据采集方式是满足不了现场车间的，往往需要多种采集方式的结合。
传统上的集散控制系统是属于封闭系统，这就产生了底层的控制系统与上层的管理系统分离，不能实现与上层管理系统进行数据的互操作性，因此需要实现底层系统与上层管理系统的紧密集成，从而提高工业现场的生产效益以及企业的管控一体化。另外，传统上的集散控制系统在运行过程中出现问题不能及时反馈至相关管理人员，致使造成企业车间的重大损失。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，集成多种通信方式与通讯协议并支持远程更新通信库，实现底层系统与上层管理系统的紧密集成，实现该系统在运行过程中出现问题能及时反馈至相关管理人员。
本发明的另一个目的在于提供一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，在数据采集、数据走向及数据监视层面上形成了一个完整的数据闭环；利用OPC规范大大的简化了系统的复杂性，缩短了系统的开发周期，提高系统的稳定性与可靠性，便于系统的升级与维护。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明提供一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，该系统包括工控系统、数据库、上传模块和MES系统，其中：所述工控系统，包括工控设备，所述工控设备用于采集车间现场实时数据，并将采集到的实时数据存储在所述数据库中；所述工控系统还可用于通过远程连接至服务器以触发式方式读取所述采集到的实时数据中的工业设备数据；所述数据库，用于存储、处理、分析储存在该模块中的数据；所述上传模块，将采集到的车间现场实时数据处理成标准的过程数据结构，再上传至所述MES系统。本发明集成多种通信方式与通讯协议并支持远程更新通信库；在数据采集、数据走向及数据监视层面上形成了一个完整的数据闭环；利用OPC规范大大的简化了系统的复杂性。缩短了系统的开发周期。提高了系统的稳定性与可靠性，便于系统的升级与维护。不管工业设备以何种形式存在都以统一的方式去访问。
本发明提供的用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括AE模块，所述AE模块包括报警处理单元、AE应用程序和反馈控制单元；所述AE应用程序包含属性设置程序；所述报警处理单元根据所述AE应用程序的属性处理所述实时数据并得出严重值；所述反馈控制单元，获取所述报警处理单元得出的严重值，通过所述OPC服务器发出警报和反馈信息。所述OPC服务器是一套利用COM/DCOM技术实现工业自动化资料获取的架构。OPC Server提供OPC接口，它将与之相连的物理设备(PLC)的信息值通过接口返回到客户端应用程序。也就是说，客户端通过这些接口，可以获得与OPC Server连接的物理设备的信息。对于集成应用程序，只要支持OPC接口，就能轻易访问物理设备，而无需相关的技术信息。
本发明提供的用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括人机界面模块，用于管理和显示所述采集到的实时数据，将采集的实时数据以表格或图的方式展现出车间现场实时数据的动态；还可用于对所述数据库中的历史数据进行查询或Excel表格的导出；另外，管理人员还可以通过对历史数据进行筛选，查看所述历史数据中的设备参数在时间段内的变化曲线以便进行监控。
所述工控设备利用OPC-DA自动化接口读取车间现场中的数据，并将采集到的实时数据存储在所述数据库中。所述OPC-DA为OPC数据访问，是OPC三类接口之一，用于实时通讯。
所述采集到的实时数据通过网络协议存储到所述数据库中。
所述实时数据包括温度、湿度、张力、压力、产量、流程警报、操作者行为、情报讯息和追踪讯息。
所述报警处理单元，通过所述OPC服务器中OPC Alarms and Events应用监视实时数据，获取所述工控设备采集的实时数据，过滤出有警报价值的实时数据，并与所述AE应用程序中的属性进行判断是否达到警报触发点，向所述反馈控制单元传送严重值。所述OPCAlarms and Events为OPC报警和事件，是OPC三类接口之一，用于警告和事件管理。
所述属性设置程序，在配置所述AE应用程序时设定条件，所述条件包括警报触发点和复数个附属条件，所述附属条件为有范围的上下限值并映射对应的所述严重值。所述严重值，范围从1至1000，1代表最低严重性，1000代表最高严重性。
所述网络协议包括HTTP、FTP、TCP族、UDP族、RPC、PTP和自定义协议。
所述警报触发点，当所述实时数据达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器以短信方式向相关管理人员发送警报信息，同时向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息；当所述实时数据未达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息。
附图说明
图1是本发明一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统结构图；
图2是本发明一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统的方法流程图。
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。
参见图1所示，本发明集成多种通信方式与通讯协议并支持远程更新通信库；在数据采集、数据走向及数据监视层面上形成了一个完整的数据闭环；利用OPC规范大大的简化了系统的复杂性。缩短了系统的开发周期。提高了系统的稳定性与可靠性，便于系统的升级与维护。不管工业设备以何种形式存在都以统一的方式去访问
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明提供一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，该系统包括工控系统、数据库、上传模块和MES系统，其中：工控系统包括工控设备，工控设备用于采集车间现场实时数据，并将采集到的实时数据存储在数据库中；工控系统还可用于通过远程连接至服务器以触发式方式读取采集到的实时数据中的工业设备数据；数据库用于存储、处理、分析储存在该模块中的数据；上传模块将采集到的车间现场实时数据处理成标准的过程数据结构，再上传至MES系统。
本发明提供的用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括AE模块，AE模块包括报警处理单元、AE应用程序和反馈控制单元；AE应用程序包含属性设置程序；报警处理单元根据AE应用程序的属性处理实时数据并得出严重值；反馈控制单元获取报警处理单元得出的严重值，通过OPC服务器发出警报和反馈信息。OPC服务器是一套利用COM/DCOM技术实现工业自动化资料获取的架构。OPC Server提供OPC接口，它将与之相连的物理设备(PLC)的信息值通过接口返回到客户端应用程序。也就是说，客户端通过这些接口，可以获得与OPC Server连接的物理设备的信息。对于集成应用程序，只要支持OPC接口，就能轻易访问物理设备，而无需相关的技术信息。
本发明提供的用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括人机界面模块，用于管理和显示采集到的实时数据，将采集的实时数据以表格或图的方式展现出车间现场实时数据的动态；还可用于对数据库中的历史数据进行查询或Excel表格的导出；另外，管理人员还可以通过对历史数据进行筛选，查看历史数据中的设备参数在时间段内的变化曲线以便进行监控。
工控设备利用OPC-DA自动化接口读取车间现场中的数据，并将采集到的实时数据存储在数据库中。OPC-DA为OPC数据访问，是OPC三类接口之一，用于实时通讯。
采集到的实时数据通过网络协议存储到数据库中。
实时数据包括温度、湿度、张力、压力、产量、流程警报、操作者行为、情报讯息和追踪讯息。
报警处理单元，通过OPC服务器中OPC Alarms and Events应用监视实时数据，获取工控设备采集的实时数据，过滤出有警报价值的实时数据，并与AE应用程序中的属性进行判断是否达到警报触发点，向反馈控制单元传送严重值。OPC Alarms and Events为OPC报警和事件，是OPC三类接口之一，用于警告和事件管理。
属性设置程序，在配置AE应用程序时设定条件，条件包括警报触发点和复数个附属条件，附属条件为有范围的上下限值并映射对应的严重值。严重值的范围从1至1000，1代表最低严重性，1000代表最高严重性。
网络协议包括HTTP、FTP、TCP族、UDP族、RPC、PTP和自定义协议。
警报触发点，当实时数据达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器以短信方式向相关管理人员发送警报信息，同时向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息；当实时数据未达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息。
以下举应用实例进行详细说明：
如图2所示，为本发明应用实例一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统方法流程图，包括：
1、开始
2、首先将本系统连接至OPC服务器，选择本地连接方式，直接输入本地的IP地址。
3、创建OPC Server对象，然后创建连接点来获取OPC Server接口进而获取OPC对象，配置现场所需实时参数，配置组群的相关参数。
4、建立一个警报，并且为它设定警报触发点和附属条件，接着设定一个触发与工业现场实时数据进行比较，并填写相关人员的信息。当达到了条件触发点便立即会反馈至MES系统及相关人员。
5、填写与MES系统对接路径，系统自动将工业现场的实时数据上传至MES系统
6、在界面上显示出工业现场的实时数据以及变化曲线。
7、结束
本发明的优势在于：相比于现有技术，本发明集成多种通信方式与通讯协议并支持远程更新通信库；在数据采集、数据走向及数据监视层面上形成了一个完整的数据闭环；利用OPC规范大大的简化了系统的复杂性。缩短了系统的开发周期。提高了系统的稳定性与可靠性，便于系统的升级与维护。不管工业设备以何种形式存在都以统一的方式去访问。在集成多种通讯方式与通讯协议下是松耦合的，操作者可以很灵活的管理与配置通信方式及协议。上可以衔接至MES系统，下可以衔接至工业设备，可以集成多种工业设备及系统。在采集方案上，遵循人机结合的原则，在数据采集的实时性以及准确性有很大的提高。工业设备出现问题报警现象会以短信的方式通知管理员。对于设备、工艺、工位站点复杂度高的离散型制造企业车间的数据进行有效的监控与管理。
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 (1)
1.一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，其特征在于，所述用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统，包括：工控系统、数据库、上传模块和MES系统，其中：所述工控系统，包括工控设备，所述工控设备用于采集车间现场实时数据，并将采集到的实时数据存储在所述数据库中；所述工控系统还可用于通过远程连接至服务器以触发式方式读取所述采集到的实时数据中的工业设备数据；所述数据库，用于存储、处理、分析储存在该模块中的数据；所述上传模块，将采集到的车间现场实时数据处理成标准的过程数据结构，再上传至所述MES系统；
所述用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括AE模块，所述AE模块包括报警处理单元、AE应用程序和反馈控制单元；所述AE应用程序包含属性设置程序；所述报警处理单元根据所述AE应用程序的属性处理所述实时数据并得出严重值；所述反馈控制单元，获取所述报警处理单元得出的严重值，通过OPC服务器发出警报和反馈信息；
所述报警处理单元，通过所述OPC服务器中OPC Alarms and Events应用监视实时数据，获取所述工控设备采集的实时数据，过滤出有警报价值的实时数据，并与所述AE应用程序中的属性进行判断是否达到警报触发点，向所述反馈控制单元传送严重值；
所述警报触发点，当所述实时数据达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器以短信方式向相关管理人员发送警报信息，同时向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息；当所述实时数据未达到警报触发点时，反馈控制单元通过OPC服务器向MES系统发送反馈信息，向AE应用程序发送一个警报信息；
一种用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统方法流程包括：
1、开始;
2、首先将本系统连接至OPC服务器，选择本地连接方式，直接输入本地的IP地址;
3、创建OPC Server对象，然后创建连接点来获取OPC Server接口进而获取OPC对象，配置现场所需实时参数，配置组群的相关参数;
4、建立一个警报，并且为它设定警报触发点和附属条件，接着设定一个触发与工业现场实时数据进行比较，并填写相关人员的信息， 当达到了条件触发点便立即会反馈至MES系统及相关人员;
5、填写与MES系统对接路径，系统自动将工业现场的实时数据上传至MES系统;
6、在界面上显示出工业现场的实时数据以及变化曲线;
7、结束；
所述用于智慧工厂基于数据闭环的设备控制系统还包括人机界面模块，用于管理和显示所述采集到的实时数据，将采集的实时数据以表格或图的方式展现出车间现场实时数据的动态；还可用于对所述数据库中的历史数据进行查询或Excel表格的导出；另外，管理人员还可以通过对历史数据进行筛选，查看所述历史数据中的设备参数在时间段内的变化曲线以便进行监控；
所述工控设备利用OPC-DA自动化接口读取车间现场中的数据，并将采集到的实时数据存储在所述数据库中, 所述OPC-DA为OPC数据访问，是OPC三类接口之一，用于实时通讯；
所述采集到的实时数据通过网络协议存储到所述数据库中；
所述实时数据包括温度、湿度、张力、压力、产量、流程警报、操作者行为、情报讯息和追踪讯息；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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