CN111007766A - 一种基于工业互联网平台的工业控制设备及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于工业互联网平台的工业控制设备，包括一台或多台工控机；工控机至少包括现场数据接口模块、系统访问模块、数据库模块、数据处理模块；其中，现场数据接口模块用于直接通过各种现场通信协议与现场设备或现场传感器对接；系统访问模块为用户访问工控机内数据库，用户通过本地浏览器或手机APP访问；数据库模块硬盘存储空间固定；数据处理模块用于处理现场数据接口模块所获得的现场数据。本发明还提供一种基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，包括工控机控制现场设备及采集现场数据、手动升级工控机这两个方面，本发明的工控机安装在用户本地，市场上的网关均可以直接作为现场数据接口模块，不需要做任何定制改装。
Description
技术领域
本发明属于工业控制设备技术领域，具体涉及一种基于工业互联网平台的工业控制设备及其工作方法。
背景技术
工业互联网云平台支持很多应用，如供应链管理、设备运维、生产优化、能耗节省等。相应地工业互联网云平台也也有很多种，主流的平台同时也是物联网平台，它连接到物，即现场的设备和产线。通常情况下，工业互联网云平台包括云计算模块、数据库模块、现场数据接口模块和系统访问模块。其中，云计算模块实现所有的应用；数据库存储所有相关的数据；现场数据接口模块为物联网的通信接口，其与现场设备、产线通信；系统访问模块支持人机接口。因为工业互联网平台的很多功能在云上运行，从而提供了很多便利。比如说，用户可以通过浏览器对云平台进行安装配置，访问平台提供的各种应用。而手机访问也可以有多种方式，如手机短信和手机App。然而，工业互联网也存在一些不足之处，例如，因为现场数据接口模块在云上，仅支持互联网通信协议，若为了实现和现场设备/传感器对接，就必须要单独配置一个网关或者其他可以和云进行通信的模块。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于工业互联网平台的工业控制设备及其工作方法，以解决背景技术中所提出的工业互联网所存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，包括一台或多台工控机；所述工控机至少包括现场数据接口模块、系统访问模块、数据库模块、数据处理模块；其中，
所述现场数据接口模块用于直接通过各种现场通信协议与现场设备或现场传感器对接；
所述系统访问模块为用户访问工控机内数据库，用户通过本地浏览器访问，或通过手机连接本地WiFi热点，利用APP连接访问；
所述数据库模块用于存储工控机内最近一段时间内的数据；
所述数据处理模块用于处理现场数据接口模块所获得的现场数据。
进一步的，所述工业控制设备还包括北向接口；所述北向接口作为工控机与云端管理平台连接端口，其具有向上提供或接收信息的接口功能，所述北向接口所提供的数据包括北向接口能够从现场数据接口所获取的数据、数据处理模块所产生的新数据、及其自身的数据；所述北向接口可以接受的从云端发送过来的数据。
其中，所述云端管理平台包括云端数据接口模块、云计算模块、云端数据库和云端系统访问模块；其中，
所述云端数据接口模块与北向接口连接，用于与工控机进行数据交互；
所述云计算模块用于将云端数据接口模块所接受到的数据进行数据处理，运行云管理平台所能提供的应用；
所述云端数据库用于存储所有云端数据；
所述云端系统访问模块为支持人机接口的服务器，用户通过浏览器或手机对云管理平台进行安装配置，访问云管理平台提供的各种数据及应用。
优选的，所述云端管理平台配置有手机短信推送模块，当所述工控机产生一个手机通知信息时，工控机将通知信息发送到云管理平台，云管理平台根据配置将信息发送到手机上，用户通过手机短信信息访问云端管理平台。
进一步的，所述工控机上设置有一系统升级触控按键，用户通过手动触发系统升级触控按键进行手动更新。
其中，所述云管理平台的数据库模块内存储有系统升级程序，云计算模块内具有系统升级功能的应用，用户通过网页、手机APP或手机短信进行远程系统升级。
本发明的实施例另外提出一种基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，其特征在于，包括以下方面：
(1)工控机控制现场设备及采集现场数据：用户通过本地浏览器访问，或者手机连接本地Wi-Fi热点，利用手机APP连接系统访问模块；系统访问模块连接数据处理模块，用户运行数据处理模块中的应用；数据处理模块通过现场数据接口模块对现场设备进行控制，并将现场数据接口模块所采集到现场传感器的新数据存储至数据库模块；
(2)手动升级工控机：用户通过手动触发系统升级触控按键进行系统升级；系统升级触控按键连接数据处理模块，数据处理模块中安装有系统升级应用，数据处理模块调用数据库模块中存储的系统升级程序，进行手动升级。
进一步的，一种基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，还包括以下方面：
(3)云端远程操作
工控机北向连接到云管理平台，通过云平台访问工控机；
(3-1)远程控制现场设备：用户通过浏览器或手机连接云端系统访问模块，云端系统访问模块访问云计算模块，云计算模块通过云端数据接口模块与工控机的北向接口进行连接，云计算模块通过北向接口向工控机的现场数据接口模块发送数据，对现场设备进行控制，并通过现场数据接口模块接收现场传感器所采集到的新数据，实现远程配置；
(3-2)远程升级：用户通过云端管理平台对工控机进行系统升级；
(3-3)远程监控：在用户授权的情况下，工控机可以由第三方在云端运维。
进一步的，所述系统升级包括硬件升级与软件升级，其中，硬件升级仅需将旧系统的配置数据和历史数据复制到新的工控机上；所述软件升级保留原有的工控机硬件，软件系统进行局部或全部更新；所述软件升级包括以下步骤：a.下载新版本；b.停止旧版本；c.复制系统配置；d.复制数据库；e.启动新版本。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，包括一台或多台工控机，每台工控机至少包括现场数据接口模块、系统访问模块、数据库模块、数据处理模块；由于工控机安装在用户本地，市场上的网关均可以直接作为现场数据接口模块，不需要做任何定制改装，克服了目前工业互联网的不足，同时，能够发挥工业互联网的优势。
(2)本发明中的工控机中增加了北向接口，连接至云管理平台，此时，工控机作为一网关，工控机向云端提供数据，包括所有本地能够介入的数据，所有的数据使用均在云管理平台进行；同时，工控机内设置有北向接口时，可以实现增加手机短信推送模块，实现手机通过短信信息访问云管理平台；而且，云端支持远程浏览器的安装，能够实现远程浏览器访问云管理平台。
附图说明
图1为本发明的实施例1中工控机的结构示意图；
图2为本发明的实施例2中工控机与云管理平台的连接示意图；
图3为本发明的实施例1或实施例2中软件升级的流程图。
具体实施方式
参照附图描述所公开的实施例，其中遍及附图使用相同的附图标记来指定类似或等同的元件。附图未按比例绘制，并且提供它们仅为了图示某些公开的方面。以下参照示例应用来描述若干所公开的方面以用于说明。应当理解，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对所公开的实施例的完全理解。
然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，本文所公开的主题可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法来实践。在其他情况下，未详细示出公知的结构或操作以避免模糊某些方面。本公开不由所图示的动作或事件的次序所限制，因为一些动作可以以不同的次序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并不需要所有图示的动作或事件来实现根据本文所公开的实施例的方法。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作为广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
一种基于工业互联网平台的工业控制设备，包括一台或多台工控机；如图1所示，所述工控机至少包括现场数据接口模块、系统访问模块、数据库模块、数据处理模块。本发明的工业控制设备可以选用一台工控机覆盖整个现场，也可以安装多台工控机，每台只覆盖现场的一部分，多台工控机可以组成不同的拓扑网络架构。
其中，所述现场数据接口模块用于直接通过各种现场通信协议与现场设备或现场传感器对接；在本发明中，现场数据接口模块可以实现工业网关的所有功能，工业网关能够对接的设备都可以连接到工控机，市场上常用的现场数据接口均可使用，不需要定制改装。
所述系统访问模块为用户访问工控机内数据库，用户通过本地浏览器访问，或通过手机连接本地WiFi热点，利用APP连接访问；由于工控机并不一定连接公共网络，因此手机短信功能不支持，手机APP可以连接本地WIFI热点，或者通过本地浏览器的访问。
所述数据库模块的硬盘存储空间固定；所述数据库模块用于存储工控机内最近一段时间内的数据，以保证不会造成存储空间不够的问题。
所述数据处理模块用于处理现场数据接口模块所获得的现场数据。
优选的，所述工控机上设置有一系统升级触控按键，用户通过手动触发系统升级触控按键进行手动更新。
一种基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，包括以下：
(1)工控机控制现场设备及采集现场数据：用户通过本地浏览器访问，或者手机连接本地Wi-Fi热点，利用手机APP连接系统访问模块；系统访问模块连接数据处理模块，用户运行数据处理模块中的应用；数据处理模块通过现场数据接口模块对现场设备进行控制，并将现场数据接口模块所采集到现场传感器的新数据存储至数据库模块；通过工控机发挥工业互联网。
(2)手动升级工控机：用户通过手动触发系统升级触控按键进行系统升级；系统升级触控按键连接数据处理模块，数据处理模块中安装有系统升级应用，数据处理模块调用数据库模块中存储的系统升级程序，进行手动升级。
作为一种特殊应用场景，本发明的工业控制设备可以与互联网隔离，只连接到现场内网。
本发明的工业控制设备还可以连接到本地自动化系统，成为自动化系统的一部分，为自动化系统提供云功能，或者成为自动化系统之上的新一层管理系统。
实施例2
实施例2相对于实施例1的不同之处在于，所述工业控制设备还包括北向接口；如图2所示，所述北向接口作为工控机与云端管理平台连接端口，其具有向上提供或接收信息的接口功能，所述北向接口所提供的数据包括北向接口能够从现场数据接口所获取的数据、数据处理模块所产生的新数据、及其自身的数据；所述北向接口可以接受的从云端发送过来的数据。
其中，所述云端管理平台包括云端数据接口模块、云计算模块、云端数据库和云端系统访问模块；其中，
所述云端数据接口模块与北向接口连接，用于与工控机进行数据交互；
所述云计算模块用于将云端数据接口模块所接受到的数据进行数据处理，运行云管理平台所能提供的应用；
所述云端数据库用于存储所有云端数据；
所述云端系统访问模块为支持人机接口的服务器，用户通过浏览器或手机对云管理平台进行安装配置，访问云管理平台提供的各种数据及应用。
优选的，所述云端管理平台配置有手机短信推送模块，当所述工控机产生一个手机通知信息时，工控机将通知信息发送到云管理平台，云管理平台根据配置将信息发送到手机上，用户通过手机短信信息访问云端管理平台。
其中，所述云管理平台的数据库模块内存储有系统升级程序，云计算模块内具有系统升级功能的应用，用户通过网页、手机APP或手机短信进行远程系统升级。
在本实施例的一种基于工业互联网平台的工业控制设备中，工控机北向连接到云管理平台，通过云平台访问工控机；因此，该工业控制设备的工作方法中，还包括以下方面：
(3)云端远程操作
(3-1)远程控制现场设备及采集现场数据：用户通过浏览器或手机连接云端系统访问模块，云端系统访问模块访问云计算模块，云计算模块通过云端数据接口模块与工控机的北向接口进行连接，云计算模块通过北向接口向工控机的现场数据接口模块发送数据，对现场设备进行控制，并通过现场数据接口模块接收现场传感器所采集到的新数据，实现远程配置。
(3-2)远程升级：用户通过云端管理平台对工控机进行系统升级；工控机打开并连接互联网，可以自动连接到云管理平台，检查和购买最新的软件版本。
(3-3)远程监控：在用户授权的情况下，工控机可以由第三方在云端运维，系统运维包括对工控机的持续监督，采集并关注工控机的资源使用情况、事件/报警记录和处理、系统重启等。
本发明的实施例2中增加了北向接口，连接至云管理平台，此时，工控机作为一网关使用，工控机向云端提供数据，包括所有本地能够介入的数据，所有的数据使用均在云管理平台进行；同时，工控机内设置有北向接口时，可以实现增加手机短信推送模块，实现手机通过短信信息访问云管理平台；而且，云端支持远程浏览器的安装，能够实现远程浏览器访问云管理平台。
在本发明的实施例1或实施例2中，所述系统升级包括硬件升级与软件升级，其中，硬件升级仅需将旧系统的配置数据和历史数据复制到新的工控机上；所述软件升级保留原有的工控机硬件，软件系统进行局部或全部更新；所述软件升级包括以下步骤：a.下载新版本；b.停止旧版本；c.复制系统配置；d.复制数据库；e.启动新版本，如图3所示。
本发明的可以替换工业现场很多不同的硬件产品，网关、交换机、控制器、MES控制系统及各种工控机产品，凡是用电脑或工控机的地方均可以使用本发明的工业控制设备代替。
工控机的安全主要包括信息安全和工控安全。信息安全是防止网络攻击，工控安全是不对现场造成人身财务破坏。在本发明中，工控机提供信息安全及工控安全支持。信息完全可以采用工业互联网云平台采用的各种方法。工控安全也包括硬件，如采用满足不同环境要求的工控机而不是办公用个人电脑。
根据安全级别不同，工控机可以有不同级别的产品。方法一：使用USB key。用户连同工控机一起收到一个USB硬件，USB包含授权内容。只有USB持续插入在工控机上，工控机才能工作。用户能够使用的功能也只能是在USB中授权了的。方法二：在工控机内结合硬件进行编码，每一个系统软件都只能在它安装到的工控机上运行。这样防止系统软件被非法复制到别的工控机上运行。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，包括一台或多台工控机；所述工控机至少包括现场数据接口模块、系统访问模块、数据库模块、数据处理模块；其中，
所述现场数据接口模块用于直接通过各种现场通信协议与现场设备或现场传感器对接；
所述系统访问模块为用户访问工控机内数据库，用户通过本地浏览器访问，或通过手机连接本地WiFi热点，利用APP连接访问；
所述数据库模块用于存储工控机内最近一段时间内的数据；
所述数据处理模块用于处理现场数据接口模块所获得的现场数据。
2.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，所述工业控制设备还包括北向接口；所述北向接口作为工控机与云端管理平台连接端口，其具有向上提供或接收信息的接口功能，所述北向接口所提供的数据包括北向接口能够从现场数据接口所获取的数据、数据处理模块所产生的新数据、及其自身的数据；所述北向接口可以接受的从云端发送过来的数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，所述云端管理平台包括云端数据接口模块、云计算模块、云端数据库和云端系统访问模块；其中，
所述云端数据接口模块与北向接口连接，用于与工控机进行数据交互；
所述云计算模块用于将云端数据接口模块所接受到的数据进行数据处理，运行云管理平台所能提供的应用；
所述云端数据库用于存储所有云端数据；
所述云端系统访问模块为支持人机接口的服务器，用户通过浏览器或手机对云管理平台进行安装配置，访问云管理平台提供的各种数据及应用。
4.根据权利要求3所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，所述云端管理平台配置有手机短信推送模块，当所述工控机产生一个手机通知信息时，工控机将通知信息发送到云管理平台，云管理平台根据配置将信息发送到手机上，用户通过手机短信信息访问云端管理平台。
5.根据权利要求1所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，所述工控机上设置有一系统升级触控按键，用户通过手动触发系统升级触控按键进行手动更新。
6.根据权利要求2所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备，其特征在于，所述云管理平台的数据库模块内存储有系统升级程序，云计算模块内具有系统升级功能的应用，用户通过网页、手机APP或手机短信进行远程系统升级。
7.一种根据权利要求1所述的基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，其特征在于，包括以下方面：
(1)工控机控制现场设备及采集现场数据：用户通过本地浏览器访问，或者手机连接本地Wi-Fi热点，利用手机APP连接系统访问模块；系统访问模块连接数据处理模块，用户运行数据处理模块中的应用；数据处理模块通过现场数据接口模块对现场设备进行控制，并将现场数据接口模块所采集到现场传感器的新数据存储至数据库模块；
(2)手动升级工控机：用户通过手动触发系统升级触控按键进行系统升级；系统升级触控按键连接数据处理模块，数据处理模块中安装有系统升级应用，数据处理模块调用数据库模块中存储的系统升级程序，进行手动升级。
8.根据权利要求1所述的基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，其特征在于，还包括以下方面：
(3)云端远程操作
工控机北向连接到云管理平台，通过云平台访问工控机；
(3-1)远程控制现场设备：用户通过浏览器或手机连接云端系统访问模块，云端系统访问模块访问云计算模块，云计算模块通过云端数据接口模块与工控机的北向接口进行连接，云计算模块通过北向接口向工控机的现场数据接口模块发送数据，对现场设备进行控制，并通过现场数据接口模块接收现场传感器所采集到的新数据，实现远程配置；
(3-2)远程升级：用户通过云端管理平台对工控机进行系统升级；
(3-3)远程监控：在用户授权的情况下，工控机可以由第三方在云端运维。
9.根据权利要求7或8任一项所述的一种基于工业互联网平台的工业控制设备的工作方法，其特征在于，所述系统升级包括硬件升级与软件升级，其中，硬件升级仅需将旧系统的配置数据和历史数据复制到新的工控机上；所述软件升级保留原有的工控机硬件，软件系统进行局部或全部更新；所述软件升级包括以下步骤：a.下载新版本；b.停止旧版本；c.复制系统配置；d.复制数据库；e.启动新版本。
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| CN201911284627.3A CN111007766A (zh) | 2019-12-13 | 2019-12-13 | 一种基于工业互联网平台的工业控制设备及其工作方法 |
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| CN112126908A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-25 | 佛山市博顿光电科技有限公司 | 镀膜控制系统及镀膜设备 |
| CN112150125A (zh) * | 2020-11-26 | 2020-12-29 | 树根互联技术有限公司 | 工业信息系统和工业信息系统构建方法 |
| CN115529234A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-12-27 | 北京密码云芯科技有限公司 | 一种物联网采集器通用数据配置系统 |
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2019
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