CN111367199B

CN111367199B - 一种基于rest函数封装的数字量仪表组态方法

Info

Publication number: CN111367199B
Application number: CN201811600859.0A
Authority: CN
Inventors: 佟星; 王挺; 曾鹏; 于海斌
Original assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Current assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2021-04-06
Anticipated expiration: 2038-12-26
Also published as: CN111367199A

Abstract

本发明涉及一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，包括以下步骤：对不同通信协议的工业设别进行数据解析，得到解析数据；对解析数据进行接口封装；建立组态模型，组态模型中包括活动模块、迁移模块、数据模块和应用者模块，所述活动模块调用接口封装后函数中的数据，发送给迁移模块，迁移模块判断数据是否符合迁移条件，将符合迁移条件的迁移值上传至数据模型进行存储，所述应用者模型接收用户输入的身份信息，将身份信息与数据模型中存储的迁移值进行绑定。本发明采用了组态模型的编程方式，使非专业的自动化工程师可以自由地对工业现场设备进行组态编程，降低了编程的门槛；服务封装技术的引进，组态软件的使用者可直接调用统一接口，减少了编程时间。

Description

一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法

技术领域

本发明涉及工业自动化控制技术领域，具体地说是一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法。

背景技术

工业企业的核心业务是：制造过程。现代组装线由许多标准化单元组成，例如工业机器人，磨床，输送带或油漆车间。这些单元由可编程逻辑控制器(自动化控制逻辑)和工业PC(IPC)控制，并通过现场总线互连。该层的软件通常是专有的，并与所使用的硬件捆绑在一起。制造业中工业企业的IT基础设施是高度异构，从标准化基于Web服务的ERP到使用厂商特定自动化控制器。垂直系统的整合导致大量的迭代开发工作。因此面临以下挑战。

使用可编程逻辑控制器的工业自动化系统难以快速复用。目前，整个制造过程被细分为几个分离的制造步骤，称为生产单元。每个生产单元包含几个制造装置，例如工业机器人或起重平台，由自动化控制逻辑控制。几个细胞由IPC监测。IPC提供了常用的专有界面来查询更高层的信息。这种方法导致整个生产过程的分层布置。

可编程逻辑控制器是专门的自动化硬件，与普通的台式机显着不同。即使现代自动化控制逻辑变得越来越强大，它们在计算能力或主存储器方面与台式电脑不相称。自动化控制逻辑具有分别连接到传感器和执行器的多个输入/输出模块。传感器从车间收集(通常类似的)信息，例如。温度，压力或湿度，而致动器允许操纵制造过程。执行器的例子是电动马达，螺线管或输送带。可编程逻辑控制器根据输入处理输出(IPO)模型循环运行，其中每个步骤在预定时间内处理。可编程逻辑控制器从其传感器读取输入数据，根据给定的规则库计算必要的反应，并使用其执行器作出反应。这样的IPO循环被称为任务。由于IPO循环中的每个步骤只能采取预定的时间，可编程逻辑控制器本身就支持实时处理。规则库由领域专家，即维护制造过程的自动化工程师设置，使用不同规范的编程语言，例如，功能框图(FBD)，梯形图(LD)，结构化文本(ST)或顺序功能图(SFC)，由IEC 61131-3定义。自动化控制逻辑控制应用程序由多个模块组成，称为程序组织单元(POU)。POU可以由低级编程语言和其他POU之一的多个表达式组成。每个任务都由一个POU实现。

这种模式有三个主要缺点：(1)在可编程逻辑控制器控制应用中，混合了不同制造设备的控制逻辑。(2)IPC和更高层之间的接口通常是专用接口。(3)自动化设备和IT层的互连需要专业知识的自动化工程师和IT开发人员。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，能够隐藏异构设备的逻辑，提供统一服务调用接口，便于自动化工程师进行重新编程设计。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，包括以下步骤：

步骤1：对不同通信协议的工业设备进行数据解析，得到解析数据；

步骤2：对解析数据进行接口封装；

步骤3：建立组态模型，所述组态模型中包括活动模块、迁移模块、数据模块和应用者模块，所述活动模块调用接口封装后函数中的数据，发送给迁移模块，所述迁移模块判断数据是否符合迁移条件，将符合迁移条件的迁移值上传至数据模块进行存储，所述应用者模块接收用户输入的身份信息，将身份信息与数据模块中存储的迁移值进行绑定。

所述接口封装为：

将接口定义为4个函数，分别为连接接口、读接口、写接口和断开连接接口；每个函数包含接口名称、接口功能、输入参数列表、返回状态和URL。所述活动模块包括活动名称、活动类型、活动描述和活动操作；所述活动操作用于调用接口封装后的四个函数中的一个或多个迁移值。

所述迁移模块包括迁移名称、迁移描述、迁移条件、迁移值、比较值；所述迁移条件包括比较器。

所述迁移条件为数据与比较值在比较器下进行比较，如果结果为是，则判定当前数据符合迁移条件。

所述比较器包括：大于、小于、不大于、不小于和等于；所述比较值为用户输入值。

所述数据模块包括数据名称、数据类型、数据库存储地址。

所述应用者模块包括用户名称、用户信息、角色名称、角色信息、部门名称、部门信息、用户ID、用户ID与数据库存储地址绑定关系。

所述应用者模块中的信息为用户输入。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.由于采用了组态模型的编程方式，使得非专业的自动化工程师也可以自由地对工业现场设备进行组态编程，降低了编程的门槛；

2.由于服务封装技术的引进，组态软件的使用者无须再关心各个设备的通讯协议该如何解析，直接调用统一接口，减少了编程时间。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1所示是本发明的方法流程图。

本发明包括以下步骤：

针对不同通信协议的工业设备，写不同的代码来实现不同通信协议工业设备的数据解析；针对解析数据进行统一接口封装。

工业现场中设备的异构性表现为这些设备使用的通讯协议不同，针对不同的设备需要做专用的协议解析。但是在虚拟资源中，面向上层应用这些异构协议是完全透明的，上层应用只需要调用统一的REST接口就可以访问各种设备。其中每个接口函数包含的内容如下：

·接口名称：该名称用于确定应用服务的操作。

·接口功能：描述该接口实际执行的功能。

·输入参数列表：输入参数列表指定参数数量和每个参数的数据类型。

·返回状态：接口动作执行后返回给应用的状态信息。

·URL：接口调用的统一地址。

对于工业现场设备，可以将它们的功能统一抽象为四类：建立连接，读操作，写操作和断开连接。因此给出面向工业互联网服务封装的基础服务库模型，如下表1所示。

表1

其中，输入参数列表和返回状态的具体含义如下表2所示。

表2

建立组态模型，所述组态模型中包括活动模块、迁移模块、数据模块和应用者模块，所述活动模块调用接口封装后函数中的数据，发送给迁移模块，所述迁移模块判断数据是否符合迁移条件，将符合迁移条件的迁移值上传至数据模块进行存储，所述应用者模块接收用户输入的身份信息，将身份信息与数据模块中存储的迁移值进行绑定。

服务封装的组态模型建立旨在使得应用建立者能够灵活的调用、配置基础服务封装中的接口，通过统一的配置环境，建立各个接口的逻辑执行顺序，从而访问接口中定义的具体设备数据。

组态模型是用于描述工作流内部的各个元素、元素之间关系及元素属性的模型。组态模型包含相互关联的模块:活动模块、迁移模块、数据模块和应用者模块。

·活动模块：用于描述企业业务流程,在模块中调用基础服务的四个接口。

·迁移模块：用于控制工作流的执行，判断读取数据是否满足条件，满足条件则继续执行工作流。

·数据模块：用于存储工作流中用到的数据。

·应用者模块：用于描述企业或部门的组织机构关系,由人员、角色、部门实体组成。绑定数据与应用者之间的关系。

活动模块

活动模块形式化描述

活动是完成工作流的一个逻辑步骤。其定义如下:Activity＝<AID,ACTIVITY_NAME,ACTIVITY_TYPE,ACTIVITY_DEP,OPERATION>,其属性列表如下表3所示。

表3

迁移模块

迁移模块是组成流程的另一个基本元素。迁移定义了两个活动之间的连接顺序,是一条带有属性的有向边,当有向边的起始点执行完毕,业务模型根据迁移的定义进行导航,寻找并执行有向边终点对应的活动。定义迁移条件，迁移值作为原始比较值，如果迁移值满足用户输入的阈值迁移条件，则进入下一模块。迁移可以定义如下:

Transition＝<TID,TRANSITION_NAME,TRANSITION_DEP,TRANSITION_VALUE,TRANSITION_THRESHOLD,CONDITION>其属性列表如表4所示。

表4

数据模块

数据模块是对组态模型中使用到的数据进行的描述。这些数据是指那些在过程运行期间,每个过程实例都需要用到或者创建的数据。在该模块中对数据进行数据库存储。对数据模块的定义如下：

pReladata＝<PID,PDATA_NAME,PDATA_TYPE,PDATA_ADDR>其属性列表如表5所示。

属性	描述
		PDID	流程相关数据的ID号，是惟一的
PDATA_NAME	流程相关数据的名称
		PDATA_TYPE	流程相关数据的类型
PDATA_ADDR	流程相关数据的数据库存储地址

表5

应用者模块

组态模型的应用者就是流程实例执行过程中在客户端执行任务的执行人。活动参与者既可以是部门、角色等抽象参与人也可以是具体参与人。应用者模块是用来定义企业中业务参与者的组织形式的模型,它应该提供灵活的结构以适应不同的企业或企业中的不同组织结构。应用者模块由人员、角色和部门三种实体组成,为组态模型中客户端活动参与者的指派提供结构上的支持。它们的定义如下:

人员:人员是企业中实际存在的个体,是一个独立的、具有一定行为能力和一定技术能力的人的实体。

人员:User＝<UID,USER_NAME,USER_INFO>

角色:角色是具有某种身份或权限的命名标识,如经理、秘书等。

角色:Role＝<RID,ROLE_NAME,ROLE_INFO>

部门:部门是企业按照职能划分的结构,表示一种纵向的行政隶属关系。

部门:Department＝<DID,DEF_NAME,DEF_INFO>

其中元素的定义如下表6所示：

属性	描述
		UID	人员唯一识别码
USER_NAME	人员名称
		USER_INFO	人员信息
RID	角色唯一识别码
		ROLE_NAME	角色名称
ROLE_INFO	角色信息
		DID	部门唯一识别码
DEF_NAME	部门名称
		DEF_INFO	部门信息

表6

Claims

1.一种基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤2：对解析数据进行接口封装；

2.根据权利要求1所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述接口封装为：

将接口定义为4个函数，分别为连接接口、读接口、写接口和断开连接接口；每个函数包含接口名称、接口功能、输入参数列表、返回状态和URL。

3.根据权利要求1所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述活动模块包括活动名称、活动类型、活动描述和活动操作；活动操作用于调用接口封装后函数中的一个或多个迁移值。

4.根据权利要求1所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述迁移模块包括迁移名称、迁移描述、迁移条件、迁移值、比较值；所述迁移条件包括比较器。

5.根据权利要求1或4所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述迁移条件为数据与比较值在比较器下进行比较，如果结果为是，则判定当前数据符合迁移条件。

6.根据权利要求5所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述比较器包括：大于、小于、不大于、不小于和等于；所述比较值为用户输入值。

7.根据权利要求1所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述数据模块包括数据名称、数据类型、数据库存储地址。

8.根据权利要求1所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述应用者模块包括用户名称、用户信息、角色名称、角色信息、部门名称、部门信息、用户ID、用户ID与数据库存储地址绑定关系。

9.根据权利要求8所述的基于REST函数封装的数字量仪表组态方法，其特征在于：所述应用者模块中的用户名称、用户信息、角色名称、角色信息、部门名称、部门信息、用户ID、用户ID与数据库存储地址绑定关系为用户输入。