CN109324576A - 一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 - Google Patents
一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109324576A CN109324576A CN201811108462.XA CN201811108462A CN109324576A CN 109324576 A CN109324576 A CN 109324576A CN 201811108462 A CN201811108462 A CN 201811108462A CN 109324576 A CN109324576 A CN 109324576A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gateway
- rice processing
- information
- intelligent plant
- boundary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 title claims abstract description 35
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 title claims abstract description 35
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 title claims abstract description 29
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 title 1
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 4
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 230000002463 transducing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
- G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
- G05B19/4186—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication by protocol, e.g. MAP, TOP
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/32—Operator till task planning
- G05B2219/32252—Scheduling production, machining, job shop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Small-Scale Networks (AREA)
- Control By Computers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其包括：工业总线，作为大米加工智能工厂的工业主网络总线；边界交换网关，用来负责工业总线与互联网和/或局域网的互通；所述边界交换网关用来完成信息的转发，对边界交换网关而言所有的信息都是透明的；前置节点网关，前置节点网关向上与CAN总线通信，向下与生产设备的传感网络和控制网络连接；生产设备作为节点。本发明具有结构简单、易实现、可对大米加工工厂所有生产设备实现互联互通等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到大米加工设备领域，特指一种适用于大米加工智能工厂的工业互联网络系统。
背景技术
智能工厂是“中国智造2025”的核心内容。当前，粮食行业三大主粮加工尚无一家全链条智能工厂。其中最主要的原因就在于，各环节粮食加工设备相互孤立，而设备的互联互通是实现智能工厂的基本前提。
在大米加工工厂中，包含了众多各自独立、具备各自独立功能的工序处理设备，如清理筛、平整筛、去石机、磁选机、砻谷机、谷糙分离机、厚度机、碾米机、白米筛、抛光机、长度机等等，但是它们相互之间无法进行网络通信，也无法与中心控制平台进行网络通信，因而中心平台也就无法对各工序的设备进行动态的智能控制，从而构成智能工厂。
现有的大米加工工厂中存在的网络包括：
1、传感网络：各生产设备的传感系统；既包括监视设备工作的传感系统，比如砻谷机淌板位置传感、胶辊的测径传感、辊间距的位移传感等，也包括检测设备控制元件执行精度的传感系统，比如碾米机和抛光机的压砣杆位移传感，还包括设备运行的辅助传感系统，比如设备当前的工作电流等等。
每台生产设备（即：每个节点）均有其传感系统，其中有些关键设备的传感为复杂和复合传感系统，传感网络所传输信号均为模拟信号。
2、控制网络：每台生产设备均有相应的受控元素，大米加工的关键设备则受控元素更多，其受控方式为以下三种方式：（1）机械控制，通过伺服电机驱动连接臂完成控制动作；（2）电流或电压或频率控制，通过电位计或变频器等驱动完成控制动作；（3）气压控制。
每个生产设备（即：每个节点）均有其相对独立的控制系统，其中有些关键设备的控制系统是多元复杂控制系统，控制系统的传输信号为模拟信号。
3、工业总线：工业总线为连接各生产设备（即：节点）的总线，所传输信号为数字信号，但通常按自有的通信协议方式传输。
4、管理网络：控制平台、检测系统、管理系统以及工厂的生产调度系统等处于局域网中，基于TCP/IP协议传输。
由上可知，在现有所有的大米加工工厂中，以上各网络相互独立而形成信息孤岛，因而不能在同一网络中对设备生产进行工艺感知与智能控制，也就不能实现智能工厂。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、易实现、可对大米加工工厂所有生产设备实现互联互通的大米加工智能工厂的工业互联网络系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其包括：
工业总线，作为大米加工智能工厂的工业主网络总线；
边界交换网关，用来负责工业总线与互联网和/或局域网的互通；所述边界交换网关用来完成信息的转发，对边界交换网关而言所有的信息都是透明的；
前置节点网关，前置节点网关向上与CAN总线通信，向下与生产设备的传感网络和控制网络连接；生产设备作为节点。
作为本发明的进一步改进：一个所述边界交换网关用来连接多个增加前置节点网关。
作为本发明的进一步改进：所述边界交换网关为可扩展网关，用来扩展网络容量。
作为本发明的进一步改进：所述工业总线为CAN总线。
作为本发明的进一步改进：所述边界交换网关的一头连接工业总线，另一头通过串口与局域网上某一台智能控制系统主机或者某一台管理系统主机相连。
作为本发明的进一步改进：所述传感网络与控制网络均以模拟信号通信，所以前置节点网关用来进行A/D和D/A转换，接受传感信息时进行A/D转换，执行控制命令时进行D/A转换。
作为本发明的进一步改进：所述互联网和/或局域网中包括了智能控制平台、管理平台、工作站、工艺检测平台中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进：所述工业互联网络系统中信息的数据包格式包括：序列号、寻址、应答、标识头、命令、解析与内容、校验、CAN应答。
作为本发明的进一步改进：在控制中心向某一节点发出命令时，控制中心向该节点所属的边界交换网关发送信息；边界交换网关向属下所有前置节点网关转发该信息；该边界交换网关属下的每一个前置节点网关都收到这一信息；每个前置节点网关对该信息所含数据包中的寻址信息进行过滤，通过寻址信息比对，与本前置节点网关地址不符，则过滤掉；与本前置节点网关地址相符，则对数据包内容进行解析；收到信息的前置节点网关向中心反馈一条信息；寻址全过程完成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，结构简单、适用范围广，可以对任何一家传统大米加工工厂完成所有生产设备或其他节点的互联互通；工厂内每一台生产设备，不论这些生产设备是否支持联网，不论这些生产设备是否具有网络连接功能，通过前置节点网关与CAN总线通信、通过边界交换网关实现CAN总线与互联网通信，完美解决工厂内各个物理设备万物互联。本发明为智能控制与智能工厂构建稳定、健壮、延时小于毫秒的工业互联网络。
附图说明
图1是本发明的拓扑结构原理示意图。
图2是本发明在具体应用实例中数据包结构的原理示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，包括：
工业总线，作为大米加工智能工厂的工业主网络总线；
边界交换网关，用来负责工业总线与互联网和/或局域网的互通，主要用来负责信息的转发，对边界网关而言所有的信息都是透明的；
前置节点网关，前置节点网关向上与CAN总线通信，向下与生产设备（节点）的传感网络和控制网络（设备控制执行系统）连接。
在具体应用实例中，本发明正是通过增加前置节点网关，因此可以不断增加控制对象（生产设备），一个边界交换网关一般可以连接500个前置节点网关（500台生产设备），当500不能满足控制点数的需要时，可以通过扩展边界交换网关的方式扩展网络容量。
在具体应用实例中，工业总线可以根据实际需要采用CAN（Controller AreaNetwork, CAN）总线。可以理解，在其他的需求时，也可以采用其他形式的总线形式。
在具体应用实例中，边界交换网关的一头连接工业总线（CAN总线），另一头通过串口（232接口）与局域网上某一台智能控制系统主机或者某一台管理系统主机相连（TCP/IP）。在具体应用时，边界交换网关的功能类似于互联网中交换机的功能。
在具体应用实例中，传感网络与控制网络均以模拟信号通信，所以前置节点网关的功能还包括A/D和D/A转换，接受传感信息时进行A/D转换，执行控制命令时进行D/A转换。
在具体应用实例中，互联网和/或局域网中包括了智能控制平台、管理平台、工作站、工艺检测平台中的一种或多种，上述智能控制平台、管理平台、工作站、工艺检测平台的数量根据实际控制的需要来进行设定。
在具体应用实例中，本发明通过重新定义大米加工智能工厂工业互联网的网络传输速率、数据包结构、寻址机制而形成独有的通信协议。
A.传输速率：将边界交换网关以内网络传输速率定义为50kbps，并以此达到了这些目标：
（1）将每个节点与CAN总线的连接距离由60mm延长至2m，充分保证了对大米加工工厂各生产设备的有效连接；
（2）将CAN总线的传输距离由1000m延长至4km，充分满足大米加工智能工厂的覆盖面；
（3）将可连接节点数由120个增加至500个；
（4）将发送数据包时间间隔缩短至<1ms，有效保证了控制命令与传感信息在传输过程中不堵塞、不延时、不丢失，也有效保证了前端执行系统在命令发出1ms之内完成命令执行。
B. 数据包结构：要保证控制与传感信号不延时、不丢失，不仅要定义合适的传输速率，还依赖合理的数据包结构。如图2所示，本发明将其定义为，包括：序列号、寻址、应答、标识头、命令、解析与内容、校验、CAN应答。
C：寻址机制：
控制中心需向某一节点发出命令时，执行以下步骤：
S1：控制中心向该节点所属的边界交换网关发送信息；
S2：边界交换网关向属下所有前置节点网关转发该信息；
S3：该边界交换网关属下的每一个前置节点网关都收到这一信息；
S4：每个前置节点网关对该信息所含数据包中的寻址信息进行过滤，通过寻址信息比对，与本前置节点网关地址不符，则过滤掉；与本前置节点网关地址相符，则对数据包内容进行解析；
S5：收到信息的前置节点网关向中心反馈一条信息。
S6：寻址全过程完成。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，包括：
工业总线，作为大米加工智能工厂的工业主网络总线；
边界交换网关，用来负责工业总线与互联网和/或局域网的互通；所述边界交换网关用来完成信息的转发，对边界交换网关而言所有的信息都是透明的；
前置节点网关，前置节点网关向上与CAN总线通信，向下与生产设备的传感网络和控制网络连接；生产设备作为节点。
2.根据权利要求1所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，一个所述边界交换网关用来连接多个增加前置节点网关。
3.根据权利要求1所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述边界交换网关为可扩展网关，用来扩展网络容量。
4.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述工业总线为CAN总线。
5.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述边界交换网关的一头连接工业总线，另一头通过串口与局域网上某一台智能控制系统主机或者某一台管理系统主机相连。
6.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述传感网络与控制网络均以模拟信号通信，所以前置节点网关用来进行A/D和D/A转换，接受传感信息时进行A/D转换，执行控制命令时进行D/A转换。
7.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述互联网和/或局域网中包括了智能控制平台、管理平台、工作站、工艺检测平台中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，所述工业互联网络系统中信息的数据包格式包括：序列号、寻址、应答、标识头、命令、解析与内容、校验、CAN应答。
9.根据权利要求1或2或3所述的大米加工智能工厂的工业互联网络系统，其特征在于，在控制中心向某一节点发出命令时，控制中心向该节点所属的边界交换网关发送信息；边界交换网关向属下所有前置节点网关转发该信息；该边界交换网关属下的每一个前置节点网关都收到这一信息；每个前置节点网关对该信息所含数据包中的寻址信息进行过滤，通过寻址信息比对，与本前置节点网关地址不符，则过滤掉；与本前置节点网关地址相符，则对数据包内容进行解析；收到信息的前置节点网关向中心反馈一条信息；寻址全过程完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811108462.XA CN109324576A (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811108462.XA CN109324576A (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109324576A true CN109324576A (zh) | 2019-02-12 |
Family
ID=65265066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811108462.XA Pending CN109324576A (zh) | 2018-09-21 | 2018-09-21 | 一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109324576A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110579996A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-17 | 泰州市衡顺电控科技有限公司 | 一种粮食加工智能电控系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070255723A1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-01 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Efficient distribution of a malware countermeasure |
| CN101827007A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-09-08 | 中兴通讯股份有限公司 | 传感器网络与移动终端互联的方法和装置及网络连接设备 |
| CN105897945A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-24 | 重庆海特克制造业信息化生产力促进中心有限公司 | 一种基于IPv6移动终端的车间多源信息智能感知方法 |
| CN205679985U (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 连云港杰瑞深软科技有限公司 | 一种智能产线过程监控系统 |
| CN205912083U (zh) * | 2016-06-28 | 2017-01-25 | 广州番禺高勋染整设备制造有限公司 | 一种智能染整产业中多部分散设备的组网结构 |
-
2018
- 2018-09-21 CN CN201811108462.XA patent/CN109324576A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070255723A1 (en) * | 2006-04-27 | 2007-11-01 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Efficient distribution of a malware countermeasure |
| CN101827007A (zh) * | 2010-04-19 | 2010-09-08 | 中兴通讯股份有限公司 | 传感器网络与移动终端互联的方法和装置及网络连接设备 |
| CN105897945A (zh) * | 2016-03-28 | 2016-08-24 | 重庆海特克制造业信息化生产力促进中心有限公司 | 一种基于IPv6移动终端的车间多源信息智能感知方法 |
| CN205679985U (zh) * | 2016-06-12 | 2016-11-09 | 连云港杰瑞深软科技有限公司 | 一种智能产线过程监控系统 |
| CN205912083U (zh) * | 2016-06-28 | 2017-01-25 | 广州番禺高勋染整设备制造有限公司 | 一种智能染整产业中多部分散设备的组网结构 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110579996A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-12-17 | 泰州市衡顺电控科技有限公司 | 一种粮食加工智能电控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101529401B (zh) | 用于在网络上分配usb集线器功能的方法和装置 | |
| CN103069756A (zh) | 通信系统、控制器、节点控制方法和程序 | |
| CN108924042A (zh) | 一种多协议间透传的物联网网关及实现方法 | |
| CN107132799A (zh) | 一种多mcu数据交互智能采集的装置和方法 | |
| CN107948059A (zh) | 基于SPARC架构微处理器的EtherCAT与Modbus协议转换网关 | |
| CN109324576A (zh) | 一种大米加工智能工厂的工业互联网系统 | |
| CN105162671B (zh) | 任意主机的焊台控制系统及其控制方法 | |
| CN102223273B (zh) | 一种数字传感网络及通讯方法 | |
| CN107154948A (zh) | 一种应用于发射车信息化控制系统的多协议数据交互方法 | |
| CN107885691A (zh) | 串口数据传输方法、分布式设备及主机 | |
| CN107127811A (zh) | 柔性材料切割机器人智能数字控制器及实现方法 | |
| EP3331201B1 (de) | Modbus-netzwerk zur redundanten fernanbindung | |
| CN101577732B (zh) | 一种多节点通讯链路及其异步串行通讯方法 | |
| CN207232677U (zh) | 一种多mcu数据交互智能采集装置 | |
| CN206833195U (zh) | 多功能数据汇集器 | |
| CN207083114U (zh) | 一种两个安全域网络之间的数据单向传输装置 | |
| CN107342924A (zh) | Can的无极性通信方法及装置、电子设备 | |
| CN106411616B (zh) | 一种通过1553b总线管理以太网终端的装置及方法 | |
| CN201654555U (zh) | 应用于工业阀门控制的智能结点模块系统 | |
| CN102393720A (zh) | 工厂级生产安全监控系统 | |
| CN107579804A (zh) | 一种过滤重复数据的方法和系统 | |
| CN102970249A (zh) | 路由交换装置及方法 | |
| CN105245281B (zh) | 一种工业集线器系统及其信号传输方法 | |
| CN205017346U (zh) | 任意主机的焊台控制系统 | |
| CN103619075A (zh) | 一种健康传感网络及通讯方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190212 |