CN110134086B - 一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置 - Google Patents

一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，包括协议转换及通信连接单元、数据接收及发送单元和数据解析及组合单元；协议转换及通信连接单元依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体，并将新报文体通过数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；数据接收及发送单元将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备同时接收反馈信息；数据解析及组合单元将反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析，并待完成数据解析之后，进行个性化的数据组合。实施本发明，对不同设备的不同协议进行转换的数据采集和控制，为数字化车间的实现提供了基本的数据保障。

Description

一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置
技术领域
本发明涉及数字化车间技术领域，尤其涉及一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置。
背景技术
“智能制造”是当今制造业界最炙手可热的一个名词。智能制造是新一代信息技术革命背景下制造业发展的主攻方向、有效手段和关键路径，美国工业互联网、德国工业4.0、“中国制造2025”的核心都聚焦在“智能制造”。在此背景下众多传统企业正在转型升级迈向数字化，这与我国制造业发展实际相符，对加快推进智能制造发展是一个很大的助力。
智能制造需要技术的可行性和应用的经济性。从技术方面看，一是高度集成的处理器和数据存储装置，计算和存储能力还在呈现指数式增长，微型计算机嵌入产品之中成为可能。物联网、云计算、大数据等新一代信息技术正以前所未有的方式加快与制造技术的融合发展，存在巨大的应用空间。
然而，在众多企业转向数字化的过程中却遇到了一个非常大的障碍，就是现有的设备由于品牌的不同、通信协议的多样化，很难将各个设备的生产数据统一的进行采集和处理，由于数据是一切信息化的根本，如果没有数据，则数字化车间、数字化工厂、智能制造等先进的生产模式就只能停留在概念上，无法将产业落地，企业也很难转型升级。
因此，亟需一种数字化车间的数据采集及控制装置，能够实现中间件功能，对不同设备的不同协议进行转换的数据采集和控制，实现数据的无障碍获取，为数字化车间的实现提供了基本的数据保障。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，对不同设备的不同协议进行转换的数据采集和控制，实现数据的无障碍获取，为数字化车间的实现提供了基本的数据保障。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，包括：通过数据通信总线连接在一起并进行数据交互的协议转换及通信连接单元、数据接收及发送单元和数据解析及组合单元；其中，
协议转换及通信连接单元，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体，并将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；
数据接收及发送单元，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备，同时接收来自于数字化车间各设备的反馈信息；
数据解析及组合单元，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析，并待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合。
其中，所述协议转换及通信连接单元包括：
本地报文拼装模块，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体；
不定长通信组建模块，用于将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接。
其中，所述多种数据内部总线协议包括MODBUS、PROFIBUS和FIN；所述数据通信协议包括TCP、UDP和HTTP。
其中，所述数据接收及发送单元包括：
数据发送模块，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备；
数据接收模块，用于接收来自于数字化车间各设备的反馈信息。
其中，所述数据解析及组合单元包括：
数据解析模块，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析；
数据组合模块，用于待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合。
其中，所述原始数据的高效解析采用的模式包括分布式模式和子流程选择模式；其中，
所述分布式模式采用分工合作以及合并重复处理流程的方式实现解析过程的精简化高效化；
所述子流程选择模式根据实际接收到的功能码自动的进行处理流程的选择。
其中，还包括：连接于所述数据通信总线上进行数据交互的交互单元；
所述交互单元，用于将所述数据接收及发送单元发送给数字化车间各设备的报文及接收来自于数字化车间各设备的反馈信息进行展示、读取或控制，将所述数据解析及组合单元个性化组合的数据进行展示、读取或控制。
其中，还包括：连接于所述数据通信总线上进行数据交互的数据存储及读取单元；
所述数据存储及读取单元，用于将所述数据解析及组合单元解析或个性化组合的数据存入远程的数据库并与信息系统实现对接，同时引入本地小型数据库，对标志位进行存储和提取，获取当前的存储标志与上一时刻的存储标志的变化过程，以确定数据是否是需要存储的有效数据。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、与现有技术相比，本发明通过协议转换及通信连接单元完成了协议的转化和通信的建立，然后通过数据发送及接收单元完成数据的请求和原始数据的获取，通过数据解析及组合单元实现原始数据的解析以及数据的个性化重组，对不同设备的不同协议进行转换的数据采集和控制，实现数据的无障碍获取，为数字化车间的实现提供了基本的数据保障；
2、与现有技术相比，本发明还通过数据存储及读取单元实现生产数据的存储，以及存储标志位的存取，用以满足科研和工业生产的应用需求；
3、与现有技术相比，本发明还通过交互单元实现数据、信息等相关内容展示、读取或控制，用以满足科研和工业生产的应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明实施例提供的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置的系统结构示意图；
图2为图1中协议转换及通信连接单元的系统结构示意图；
图3为图1中数据接收及发送单元的系统结构示意图；
图4为图1中数据解析及组合单元的系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
如图1所示，为本发明实施例中，提供的一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，包括：通过数据通信总线bus连接在一起并进行数据交互的协议转换及通信连接单元1、数据接收及发送单元2和数据解析及组合单元3；其中，
协议转换及通信连接单元1，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体，并将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；
数据接收及发送单元2，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备，同时接收来自于数字化车间各设备的反馈信息；
数据解析及组合单元3，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析，并待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合。
当然，在本发明实施例中，还包括：连接于数据通信总线bus上进行数据交互的交互单元4；该交互单元4，用于将数据接收及发送单元2发送给数字化车间各设备的报文及接收来自于数字化车间各设备的反馈信息进行展示、读取或控制，将数据解析及组合单元3个性化组合的数据进行展示、读取或控制。
还包括：连接于数据通信总线bus上进行数据交互的数据存储及读取单元5；该数据存储及读取单元5，用于将数据解析及组合单元3解析或个性化组合的数据存入远程的数据库并与信息系统实现对接，同时引入本地小型数据库，对标志位进行存储和提取，获取当前的存储标志与上一时刻的存储标志的变化过程，以确定数据是否是需要存储的有效数据。
更进一步的，如图2所示，协议转换及通信连接单元1包括：
本地报文拼装模块11，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体；其中，多种数据内部总线协议包括但不限于MODBUS、PROFIBUS和FIN；
不定长通信组建模块12，用于将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；其中，数据通信协议包括但不限于TCP、UDP和HTTP。
更进一步的，如图3所示，数据接收及发送单元2包括：
数据发送模块21，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备；
数据接收模块22，用于接收来自于数字化车间各设备的反馈信息。
更进一步的，如图4所示，数据解析及组合单元3包括：
数据解析模块31，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析；其中，原始数据的高效解析采用的模式包括分布式模式和子流程选择模式；分布式模式采用分工合作以及合并重复处理流程的方式实现解析过程的精简化高效化；子流程选择模式根据实际接收到的功能码自动的进行处理流程的选择；
数据组合模块32，用于待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合。
对本发明实施例中的一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置的应用场景做进一步说明(以MODBUS为例)：
该数据采集及控制装置实现流程如下：
建立主流程文件(main.flow)；
在主流程中添加“定时调度组件”，设定组件结构参数，控制整个系统的运行频率；
引入“本地报文拼装模块”，调用包含MODBUS协议头和要获取的目标设备寄存器的起始地址和长度的报文文件；
引入“不定长通信组建模块”，调用包含通信适配器信息的适配器文件，同时设置通信类型和适配器类型，目的是与车间设备进行通信连接并获取数据；
引入“数据解析模块”，在上一步骤中获取寄存器的数据后，通过调用具有特定格式的报文文件将原始数据解析成具有特定含义的数据；
解析之后的数据根据需要存入数据库或者再按照特定的协议和报文格式转发给其它设备(如：前端展示)，同时也可以给目标设备发送控制命令，来达到反向控制的效果；
上面讲到的是基本的处理流程，在处理实际的数据时，只有主流程是远远不够的，还需要众多的子流程来配合主流程将一个任务分解成很多个小的任务来完成。另外，采用分布式的方式，将主流程部署在服务器上，子流程需要完成的工作分发到每个人，这样大家可以同步工作相互之间互不影响，在完成子流程的任务后，再将文件上传即可。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
1、与现有技术相比，本发明通过协议转换及通信连接单元完成了协议的转化和通信的建立，然后通过数据发送及接收单元完成数据的请求和原始数据的获取，通过数据解析及组合单元实现原始数据的解析以及数据的个性化重组，对不同设备的不同协议进行转换的数据采集和控制，实现数据的无障碍获取，为数字化车间的实现提供了基本的数据保障；
2、与现有技术相比，本发明还通过数据存储及读取单元实现生产数据的存储，以及存储标志位的存取，用以满足科研和工业生产的应用需求；
3、与现有技术相比，本发明还通过交互单元实现数据、信息等相关内容展示、读取或控制，用以满足科研和工业生产的应用需求。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个系统单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，包括：通过数据通信总线连接在一起并进行数据交互的协议转换及通信连接单元、数据接收及发送单元和数据解析及组合单元；其中，
协议转换及通信连接单元，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体，并将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；
数据接收及发送单元，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备，同时接收来自于数字化车间各设备的反馈信息；
数据解析及组合单元，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析，并待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合；
解析之后的数据根据需要存入数据库或者再按照特定的协议和报文格式转发给其它设备，同时也可以给目标设备发送控制命令，来达到反向控制的效果；
所述协议转换及通信连接单元包括：
本地报文拼装模块，调用包含协议头和要获取的目标设备寄存器的起始地址和长度的报文文件，用于依据预定规则将多种数据内部总线协议的报文头拼装成一个被数字化车间内各设备均能接收的新报文体；
不定长通信组建模块，调用包含通信适配器信息的适配器文件，同时设置通信类型和适配器类型，用于将所拼装成的新报文体通过相应的数据通信协议与数字化车间内各设备建立连接；
所述多种数据内部总线协议包括MODBUS、PROFIBUS和FIN；所述数据通信协议包括TCP、UDP和HTTP。
2.如权利要求1所述的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，所述数据接收及发送单元包括：
数据发送模块，用于将请求生产数据的报文发送给数字化车间各设备；
数据接收模块，用于接收来自于数字化车间各设备的反馈信息。
3.如权利要求1所述的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，所述数据解析及组合单元包括：
数据解析模块，用于将数字化车间各设备反馈的原始信息采用相应的模式进行原始数据的高效解析；
数据组合模块，用于待完成数据解析之后，根据后续的数据格式需求，再进行个性化的数据组合。
4.如权利要求3所述的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，所述原始数据的高效解析采用的模式包括分布式模式和子流程选择模式；其中，
所述分布式模式采用分工合作以及合并重复处理流程的方式实现解析过程的精简化高效化；
所述子流程选择模式根据实际接收到的功能码自动的进行处理流程的选择。
5.如权利要求1所述的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，还包括：连接于所述数据通信总线上进行数据交互的交互单元；
所述交互单元，用于将所述数据接收及发送单元发送给数字化车间各设备的报文及接收来自于数字化车间各设备的反馈信息进行展示、读取或控制，将所述数据解析及组合单元个性化组合的数据进行展示、读取或控制。
6.如权利要求1所述的数字化车间实现中间件功能的数据采集及控制装置，其特征在于，还包括：连接于所述数据通信总线上进行数据交互的数据存储及读取单元；
所述数据存储及读取单元，用于将所述数据解析及组合单元解析或个性化组合的数据存入远程的数据库并与信息系统实现对接，同时引入本地小型数据库，对标志位进行存储和提取，获取当前的存储标志与上一时刻的存储标志的变化过程，以确定数据是否是需要存储的有效数据。
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