CN111144698A - 基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，管理应用平台部署在公有云平台上，管理应用平台：基础数据管理模块包括公司信息、工厂信息、部门信息、车间信息、人员信息、设备信息、及设备类型管理，用于配置用户的设备层级、人员及设备台账等基础信息；程序管理模块包括程序管理、流程审批、操作日志，用于在规范的审批流程和用户操作记录下集中统一的管理数控程序；用户管理模块包括职位管理以及用户权限，用于规范不同用户组的菜单访问权限和操作权限；物管理包括软网关管理，用于建立云端虚拟设备影子与现场机床设备的映射关系并以配置文件的形式下发给PC端配置的软网关。

Description

基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台
技术领域
本发明涉及程序管理技术领域，特别是涉及一种基于公有云和软网关的对各类数控设备加工程序进行统一管理的应用平台。
背景技术
在制造业中越来越多的企业选择用数控设备加工各类产品，而数控设备则通过其数控系统执行数控程序的方式获悉产品的具体形状、精度并生产出合格品，具体包括控制刀具、焊枪移动到笛卡尔坐标系中的指定位置及其移动时相对被加工工件的速度(进给)、设备所处于的具体运动方式、各轴旋转速度、所用刀具编号、主轴转向和启停、冷却液开停、夹具松紧、加工开始与结束等。总而言之对于数控设备来说，包括数控机床、数控加工中心、数控切割机、数控机器人等，数控程序与工艺图纸是否一致就直接决定了产品质量的优劣，进而决定了工厂甚至企业的经济效益。
常见的图纸到数控程序的转化过程：
选择并确定进行数控加工的零件及内容；
对零件图纸进行数控加工的工艺分析；
数控加工的工艺设计；
对零件图纸的数学处理；
编写加工程序单；
按程序单制作控制介质；
程序的校验与修改；
首件试加工与现场问题处理；
数控加工工艺文件的定型与归档。
程序管理存在的普遍问题：
1、加工程序一般存放于编程人员或工人的U盘中，甚至以纸质方式流传，管理混乱。
2、缺少流程和审批等机制，无法保证程序与图纸严格对应，也就无法保证产品的质量，生产不合格的产品对于工厂来说就是浪费产能和成本。
3、版本管理混乱，加工部件尺寸的调整会带来图纸和程序的调整，形成加工程序的版本变动，而往往在变动的过程中，往往存在同一产品在工厂内存在多版本的混乱的情况。
4、不便追溯，无法记录整个加工程序编写到使用这个流程中的各个环节，出现问题无法追溯。
5、市面上存在一些数控程序管理的产品(DNC软件)，但往往功能复杂、上手困难，尤其对于实际工人或相关人员易用性差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种低成本、高灵活性、操作简单的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台。无需加装任何硬件设备，只要通过简单的平台端、软网关配置就可以实现机加工程序的规范化管理，帮助用户完善程序传输迭代流程，追踪程序生命周期，保证程序与工艺100％一致性。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特点在于，所述管理应用平台部署在公有云平台上，所述管理应用平台包括基础数据管理模块、程序管理模块、用户管理模块和物管理模块；
所述基础数据管理模块包括公司信息、工厂信息、部门信息、车间信息、人员信息、设备信息、及设备类型管理，用于配置用户的设备层级、人员及设备台账等基础信息；
所述程序管理模块包括程序管理、流程审批、操作日志，用于在规范的审批流程和用户操作记录下集中统一的管理数控程序；
所述用户管理模块包括职位管理以及用户权限，用于规范不同用户组的菜单访问权限和操作权限；
所述物管理包括软网关管理，用于建立云端虚拟设备影子与现场机床设备的映射关系并以配置文件的形式下发给PC端配置的软网关，软网关通过局域网和机床设备相连，用于实现PC端与现场机床设备的文件双向传输。
较佳地，所述程序管理模块中的程序管理包括：
程序生命周期管理，支持从平台新建或导入程序、程序机床端试制、程序定型入库到程序暂时停用存档的全流程生命周期定义和生命周期流转管理。
较佳地，所述程序管理模块中的程序管理包括：
程序版本管理，对于设备端修改过的加工程序，平台自动识别程序变化并形成审批工单，经审批人员审批通过后程序实现版本迭代，版本号加1。
较佳地，流程审批管理用于对程序全生命周期的各个流程阶段和版本管理都设立了审批机制，以保证各流程的规范性和准确性。
较佳地，操作日志用于追溯任何操作人员在平台端的操作，对程序修改、审批、登陆等常见操作进行详细的记录。
较佳地，所述管理应用平台用于供任一用户通过公网访问统一地址进行注册、登录等操作，每一用户均享有独立的云端资源空间和应用，注册时以公司为单位，并支持个人加入公司。
较佳地，所述管理应用平台与PC端通过MQTT协议进行软网关配置文件的双向传输，通过FTP协议进行程序文件的双向传输。
较佳地，所述PC端与现场机床设备通过FTP协议、共享文件夹或现场机床设备的控制系统自带的文件传输软件实现文件的双向传输。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
1.普适性强：无论是对程序文件格式的支持还是对与不同数控设备通讯的支持都具有非常好的普适性。支持主流各类型、各品牌、各控制器型号(控制系统)以FTP协议的两种模式、共享文件夹的两种模式及控制器自带模式进行程序文件传输。
2.扩展性强：在与设备文件传输方面，可以通过不断迭代软网关而非整个平台迭代的方式扩展与设备的对接方式；在应用方面，不同用户只需注册即可生成自己的应用平台，且可根据实际情况介入不同数量设备，增减设备也只需要在页面进行简单配置即可。
3.节约成本：传统DNC管理软件价格高昂，且在很多情况下需要购买硬件。平台部署于公有云上，且通过软件实现全功能，用户不需要部署任何软硬件，只需要运行一个软网关程序并访问B/S端应用即可使用。
4.快速投入使用：作为一款工业B端产品，在无需实施部署软硬件的基础上，用户只需简单注册和配置即可使用，节省了大量时间。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的数控设备程序管理应用平台的三层架构图。
图2为本发明较佳实施例的数控设备程序管理应用平台的网络拓扑图。
图3为本发明较佳实施例的注册流程图。
图4为本发明较佳实施例的生命周期定义示意图。
图5为本发明较佳实施例的生命周期图示。
图6为本发明较佳实施例的文件同步与传输示意图。
图7为本发明较佳实施例的审批流程定义示意图。
图8为本发明较佳实施例的审批人定义示意图。
图9为本发明较佳实施例的操作日志示意图。
图10为本发明较佳实施例的软网关下载示意图。
图11为本发明较佳实施例的PC端脚本运行主程序示意图。
图12为本发明较佳实施例的云端配置现场设备映射示意图。
图13为本发明较佳实施例的PC端各设备路径示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示，本实施例提供一种基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，管理应用平台部署在公有云平台上，可以通过公有网络在PC端随时访问，并与PC端双向传输。
软网关配置在用户现场PC端上，通过局域网和机床设备相连，通过运行软网关实现PC端与现场设备的文件双向传输。软网关通过云端下载并运行在PC端上，软网关程序既可以支持公有云平台与PC端的交互、也支持PC与设备的交互，软网关程序作为连接边缘侧与云端并支持三方相互文件传输的纽带。
管理应用平台可以配置云端虚拟设备影子与现实机床设备的映射关系并以配置文件的形式下发给PC端软网关，使PC端软网关路径正确对应指定的设备。
管理应用平台端程序管理功能模块支持对程序文件的管理、传输，并支持审批管理和日志等辅助功能，总体而言类似一个专门应用于数控设备程序管理的网盘。
管理应用平台辅助功能支持用户组织架构的树结构层级配置及操作人员的分组及权限配置，保证信息的保密性和安全性。
管理应用平台包括基础数据管理、程序管理、用户管理、物管理四个模块，这些模块以树形结构展示于左侧菜单栏中，通过点击各个一级菜单，可对二级菜单的内容进行查看和使用。
管理应用平台部署在公有云上，可支持任意用户通过公网访问统一地址进行注册(见图3)、登录等操作。每一个用户均享有独立的云端资源空间和应用，任意用户不会察觉到其他用户的存在也不会受其他用户任何操作的影响，且通过多租户技术实现云端资源的高效利用，减少闲置资源被浪费的情况。注册时以公司为单位，并支持个人加入公司。
基础数据管理模块包括公司信息、工厂信息、部门信息、车间信息、人员信息、设备信息、设备类型，用以配置用户的设备层级、人员及设备台账等基础信息。
程序管理模块包括程序管理、操作日志、流程审批、审批结果，以保证在规范的审批流程和用户操作记录下集中统一的管理数控程序。
用户管理模块包括职位管理以及用户权限，用以规范不同用户组的菜单访问权限和操作权限。
物管理包括网关管理，主要用于建立云端虚拟设备影子与现场设备的映射关系。
其核心内容是程序管理，即集中管理工厂各类数控设备的程序及程序的版本。
部署于公有云平台上的程序管理模块为数控加工程序提供类网盘式的统一管理功能。具体包括：
a)程序管理
程序管理提供包括程序传输、程序生命周期管理及版本管理等多种功能，主要如下：
程序生命周期管理，支持从平台新建或导入程序、程序机床端试制、程序定型入库到程序暂时停用存档的全流程生命周期定义和生命周期流转管理(见图4和图5)。
程序版本管理，对于设备端修改过的加工程序，平台自动识别程序变化并形成审批工单，经审批人员审批通过后程序实现版本迭代，版本号加1。
其中，首先为每一个程序文件定义四个生命周期，分别为在编、试制、定型、存档。
在编：用户可以随意导入、创建程序，在编状态的文件可以在平台中随意编辑，不会生成新的版本；
试制：用于在机床调试程序，在机床上修改后会进行版本控制，上传后程序版本号+1；
定型：定型后的程序用于生产，如果长时间生产后有一定变化需要在机床上修改，重新上传后程序的版本号+1同时需要重新审批；
存档：该程序暂时不用，从软网关回收到服务器封存。
平台中的加工程序严格区分生命周期，对于生命周期的转换和版本迭代可以设置审批，审批中的文件在外观上会区分于正常文件并限制操作。同时，文件支持类似Window操作系统可以对文件及文件夹进行任意的树结构定义和管理。
b)文件传输与同步
平台-PC端：通过MQTT协议进行软网关配置文件的双向传输，通过FTP协议进行程序文件的双向传输。同时，平台与PC在相同路径下的文件(文件夹)都保持严格的同步和一直，在平台进行的改动和更新可以自动同步到PC端软网关，在PC端或PC端以下的软网关发生的改动一会自动同步到云端触发公有云的同步更新(其中可以通过审批流程进行控制和防错)。
PC端-设备：由于数控设备品牌众多，每个品牌下又有诸多型号的控制器或控制系统，其内置的文件传输方式都不尽相同。主要包括以下几种，
模式1：采用FTP协议，PC端软网关作为FTP Server，设备端作为FTP Client。
模式2：采用FTP协议，设备端作为FTP Server，PC端软网关作为FTP Client。
模式3：采用共享文件夹方式，设备端访问PC端指定路径。
模式4：采用共享文件夹方式，PC端访问设备控制系统的指定路径。
模式5：设备控制系统自带文件传输软件，通过以太网连接PC并进行文件传输。
c)流程审批
流程审批管理，对程序全生命周期的各个流程阶段和版本管理都设立了审批机制，以保证各流程的规范性和准确性。
用户可勾选所需审批流程，通过选择定义平台所需审批流程(见图7)。
也可自定义不同审批流程的审批人，选择完成后，程序发起审批时，相应审批人会收到审批申请(见图8)。
定义后的操作会触发平台生成审批单，审批人可根据实际情况选择是否通过审批，若不通过需要填写不通过的原因。
d)操作日志
操作日志，可以追溯任何操作人员在平台端的操作，对程序修改、审批、登陆等常见操作进行详细的记录。
操作日志会记录系统所有人员进行过的所有操作，包括人员登入登出系统、对文件(文件夹)的修改和编辑、审批的结果与审批人、具体的时间和操作对象等(见图9)。
支持云端、PC、设备三方的软网关见图10，访问云端的界面下载软网关到PC端，并运行主程序(见图11)，在云端通过配置界面配置云端虚拟设备与现场实际设备的映射关系，并将配置下发到PC端软网关(见图12)，软网关会在PC端根据从云端得到的配置建立对应的路径(见图13)，在设备端配置后即可实现设备端与PC端通讯和文件传输。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述管理应用平台部署在公有云平台上，所述管理应用平台包括基础数据管理模块、程序管理模块、用户管理模块和物管理模块；
所述基础数据管理模块包括公司信息、工厂信息、部门信息、车间信息、人员信息、设备信息、及设备类型管理，用于配置用户的设备层级、人员及设备台账等基础信息；
所述程序管理模块包括程序管理、流程审批、操作日志，用于在规范的审批流程和用户操作记录下集中统一的管理数控程序；
所述用户管理模块包括职位管理以及用户权限，用于规范不同用户组的菜单访问权限和操作权限；
所述物管理包括软网关管理，用于建立云端虚拟设备影子与现场机床设备的映射关系并以配置文件的形式下发给PC端配置的软网关，软网关通过局域网和机床设备相连，用于实现PC端与现场机床设备的文件双向传输。
2.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述程序管理模块中的程序管理包括：
程序生命周期管理，支持从平台新建或导入程序、程序机床端试制、程序定型入库到程序暂时停用存档的全流程生命周期定义和生命周期流转管理。
3.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述程序管理模块中的程序管理包括：
程序版本管理，对于设备端修改过的加工程序，平台自动识别程序变化并形成审批工单，经审批人员审批通过后程序实现版本迭代，版本号加1。
4.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，流程审批管理用于对程序全生命周期的各个流程阶段和版本管理都设立了审批机制，以保证各流程的规范性和准确性。
5.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，操作日志用于追溯任何操作人员在平台端的操作，对程序修改、审批、登陆等常见操作进行详细的记录。
6.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述管理应用平台用于供任一用户通过公网访问统一地址进行注册、登录等操作，每一用户均享有独立的云端资源空间和应用，注册时以公司为单位，并支持个人加入公司。
7.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述管理应用平台与PC端通过MQTT协议进行软网关配置文件的双向传输，通过FTP协议进行程序文件的双向传输。
8.如权利要求1所述的基于公有云和软网关的数控设备程序管理应用平台，其特征在于，所述PC端与现场机床设备通过FTP协议、共享文件夹或现场机床设备的控制系统自带的文件传输软件实现文件的双向传输。
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