CN112965446A - 一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,属于柔性制造控制系统集成化、平台化技术领域,包括扩展层、表现层、应用层和数据层,应用层包括核心功能单元和多控制器单元;数据层包括由柔性生产线涉及的全部数据组成的ECode数据模型;扩展层用于加载、卸载、修改或删除基于ECode数据模型编写的功能模块以实现在应用层的功能上进行新功能的扩展;多控制器单元包括多个子控制器,用于根据执行指令调用至少一个扩展层或核心功能单元中的功能模块,以使功能模块独立或相互协调配合以对执行指令进行分析、处理,直至执行完成;所述表现层包括用于实现核心功能单元与扩展层的功能显示。本发明的系统平台具有高度灵活性和可扩展性。
Description
技术领域
本发明属于柔性制造控制系统集成化、平台化技术领域,更具体地,涉及一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台。
背景技术
随着工业水平的快速发展,在生产制造这一领域内,柔性制造越来越趋向于柔性化和智能化,生产水平有着大幅度的提升,柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化、自适应能力强的生产系统,它的优点在于对设备的利用率高、生产能力稳定、产品应变能力大以及产品的生产质量高,应对用户的个性化需求,能极大程度上适应;然而随着生产力的提高,用户的个性化需求也趋向复杂与多变,一条柔性生产线系统不可能在设计之初就能满足用户所有的个性化需求,通常柔性生产线控制系统设计者为了应付用户的个性化需求,往往都是根据需求直接在控制系统上进行额外的开发,这就使得整个产线控制系统显得十分冗余,各部分的耦合度太高,增加了产线系统扩展的困难性。
为了解决应对用户个性化需求复杂多变的问题,很多柔性生产线控制系统在设计之初就被设计的非常的复杂,功能多样化,但同时增加了成本,并且并不是所有的生产线都需要具备这样的复杂系统才能实现生产,这就出现了产能过剩的问题。同时,为了应付用户的个性化需求的改变,很多工厂采用多产线混流加工的方式生产,但总体而言,应对个性化需求的能力有限。
然而尽管柔性产线控制系统越来越柔性化、智能化,但在传统的系统框架下,其可扩展性仍然是不足的,并不能发挥出柔性产线控制系统全部潜力。同时,对于一般柔性产线系统而言,系统的各部分的功能模块的耦合度太高,因此扩展性非常的差,并且对于产线控制系统功能的扩展并不具有通用化的开发方式,往往只能由设计者自己开发,在维护和开发上就显得十分的困难和效率低下。
因此,柔性产线控制系统集成化、平台化对于柔性产线控制系统的发展而言是一项很重要的关键技术,平台化的发展可以解决柔性产线系统的扩展性差的问题以及跨平台的问题,才能更好的发挥柔性产线的优势,更能满足用户的个性化需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本发明提供了一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,由此解决现有技术柔性产线控制系统扩展性差的技术问题。
为实现上述目的,按照本发明的一个方面,提供了一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,所述控制系统平台包括扩展层、表现层、应用层和数据层;
所述数据层包括由所述柔性生产线涉及的全部数据组成的ECode数据模型;
所述扩展层用于加载、卸载、修改或删除基于ECode数据模型编写的功能模块以实现在所述应用层的功能上进行新功能的扩展;
所述应用层包括核心功能单元和多控制器单元,所述核心功能单元包括多个用于实现生产线正常工作的功能模块;所述多控制器单元为基于微服务的多控制器架构,所述多控制器单元包括多个子控制器,每个子控制器用于根据执行指令所描述的执行信息调用至少一个扩展层或核心功能单元中的功能模块,以使一个功能模块或多个功能模块独立或相互协调配合以对执行指令进行分析、处理,直至执行完成;
所述表现层包括用于核心功能单元与扩展层显示多个界面控件,根据不同的输入参数从而调用相应的界面控件,以实现核心功能单元与扩展层的功能显示。
优选地,所述核心功能单元不可修改或删除,所述核心功能单元包括资源管理模块、信息管理模块、规划调度模块、数据采集模块、数据存储模块、故障处理模块和工作状态监控模块;
资源管理模块用于从相应的设备获取或人工录入生产线相关的资源信息并对其进行管理;
信息管理模块用于对控制器运行信息、不同插件的运行状态信息以及平台运行的日志信息进行管理,并将相关信息显示于显示控制单元以便用户直接查看;
规划调度模块用于给生产线提供规划调度的算法和模式,对生产任务进行规划安排,获取调度策略;
数据采集模块用于对设备在运行的过程中产生的数据进行采集;
数据存储模块用于存储获得的各种数据;
故障处理模块用于处理平台在运行过程中出现的错误;
工作状态监控模块用于对生产线上的工作人员、设备、物料、加工方法及生产环境相关信息进行统一管控。
优选地,所述ECode数据模型为具有特定数据结构的用于柔性生产线涉及的现实对象所含有的特征或属性抽象出的数据表达模型,是系统平台各层之间的通讯信号或传递数据的结构特征或属性的表达方式。
优选地,所述执行指令为基于所述ECode数据模型生成的ECode指令。
优选地,还包括数据封装层,所述系统平台通过所述数据封装层从对应数据库中获取相应的数据或信息。
优选地,所述数据封装层包括数据库连接接口和数据库操作程序模块;
所述数据库连接接口用于使系统平台与数据库进行通讯;
所述数据库操作程序模块用于对数据库中的数据进行读取、存储、增加、删除、查找、修改操作。
优选地,不同的数据库对应不同的数据库连接接口,通过统一配置、封装以实现系统平台与多种数据库的连接。
优选地,所述数据库的类型包括关系型数据库和实时数据库。
优选地,所述扩展层、表现层、应用层、数据层和数据封装层之间通过消息数据总线进行数据传输和信号传递。
优选地,所述消息数据总线由多个通讯接口封装形成,包括内部通讯接口和外部通讯接口;
所述内部通讯接口用于各功能层与系统平台的通讯以及各功能层之间的通讯;
所述外部通讯接口用于系统平台与系统平台外接的系统或设备之间的通讯,以实现系统平台与外部系统或设备之间协调工作模式。
总体而言,通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比,不仅能够解决柔性产线控制系统扩展性差、维护困难等问题,而且能够更好的发挥出控制系统的优势,更能满足用户的个性化需求。同时,本发明的控制系统平台是一个可跨平台的、具有高度灵活性和扩展性的生态系统,采用平台插件技术,将系统核心功能单元插件化,通过消息数据总线的方式进行插件间、插件与系统平台间、系统平台对外部的通讯,降低了各功能单元间的耦合度,实现插件的加载、修改、扩展,甚至是卸载、删除。同时,基于插件平台的二次开发接口,用户可以自主开发所需要的功能插件,快捷方便。此外,系统平台提供外部通讯接口集成功能插件,便于与外部系统或设备进行通讯,协调运作,充分体现了本发明系统平台的广泛适应性和应对个性化需求的强大适应能力。
附图说明
图1是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的架构图;
图2是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的功能模块插件化的流程图;
图3是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的数据封装层的结构示意图;
图4是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的构建ECode数据模型的示意图;
图5是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的消息数据总线的结构示意图;
图6是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的多控制器单元的结构示意图;
图7是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的系统平台框架的示意图;
图8是本发明基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的具体实施例的架构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了方便理解本发明,以下首先对柔性生产线进行说明介绍:
柔性产线系统(Flexible Manufacturing System,FMS)是由上层软件管控系统、物料储运系统和一组数字化加工设备组成的,能够适应加工多种产品的自动化机械制造系统,系统的复杂程度随着加工需求的多样性增加而增加,既有比较复杂的、大型的加工少量品种的柔性产线,也有比较简单的加工少批量、多品种的中小型柔性产线,但无论是复杂的产线系统还是简单的产线系统,它们都有一些通用的功能模块,比如资源管理、数据存储、故障处理、任务处理、规划调度等,而本发明中提供的控制系统平台就是基于目前正在使用的生产线系统作为建模对象,将系统中的核心功能及一些通用模块抽离出来,以插件的方式作为平台的基础功能,这样做的好处在于在开发一条新产线的时候,通用模块就不需要重新去开发,只需要开发额外的功能即可,这样就大大缩短了开发新产线的周期。
同时,为了方便额外新功能的开发,于是采用微服务的多控制器架构以及以插件的形式来开发这个平台,采用分布式的控制器结构,是为了解决单体式应用程序(功能或服务都集中在一个模块中,耦合度高,维护和扩展困难,修改一个可能会对整体造成影响)所带来的不便,而控制器是一个逻辑控制容器,它通过相应的逻辑将若干(一个或多个)不同的插件进行关联,从而形成一个具有特定业务集成功能的微服务模块,同样以插件的形式嵌入平台中运行,提供粒度较小的服务功能,插件之间(控制器之间)是独立的,采用消息数据总线通讯,降低耦合,方便扩展和维护。
总结来说,柔性产线平台化一是为了在开发新产线时可以缩短开发周期,易于维护,二是在进行功能扩展时更方便、快捷。同时以插件的形式开发,那么在部署时都会极为方便,而且在系统复用时,不需要的插件可以直接卸载或删除。
请参阅图1,本发明提出的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,包括扩展层、表现层、应用层、数据层和数据封装层。其中,在本发明的具体实施例中,所述扩展层为用户应用程序,所述表现层为Web界面集成及控制系统。
其中,所述应用层包括核心功能单元和多控制器单元,所述核心功能单元是不可以随意修改或删除的基础功能,主要包括资源管理模块、信息管理模块、规划调度模块、数据采集模块、数据存储模块及故障处理模块等。具体的,所述不可以随意修改或删除是指核心功能单元是系统平台自带的最基础的功能,正常情况下每部署这样的一个系统平台,它都自带这些功能。在所述核心功能单元中,有些模块之间会存在联系,如规划调度模块在进行调度运算时,会需要去资源管理模块中获取一些资源信息,那么修改或删除其中一个模块可能会导致另一个模块无法正常工作。
进一步地,所述资源管理模块用于管理平台的一些资源信息,如果以具体的生产线为例,那么资源信息包括设备信息(刀具信息、托盘信息、机床信息等)、物料信息(工件信息、毛坯等)或是一些其它与生产线相关的资源信息等,资源管理模块从相应的设备获取或人工录入从而对这些资源信息进行管理。所述信息管理模块用于管理控制器运行状态信息、不同插件的运行状态信息(包括核心功能单元与扩展层),以及平台运行的日志信息等,通常是在界面上进行显示,用户可以直接查看。所述规划调度模块用于提供对生产线进行规划调度的算法和模式,对生产任务进行规划排产,获取较优的调度策略,例如将某个工件在某时间内分配给某个机床进行加工,所花费时间最少。所述数据采集模块用于对设备在运行的过程中产生的某些数据进行采集,如电信号、设备的实时状态信息等。所述数据存储模块用于将获取的数据(如采集的数据、规划排产的结果、生成的指令信息等)持久化,如以文件的形式保存下来或保存到数据库中。所述故障处理模块主要是处理平台在运行过程中出现的一些错误(如插件启动失败、资源不足而报警等),如某个功能插件没有启动或启动失败,故障处理模块就会重新启动该功能插件,同时错误信息被记录在日志中,资源不足则会提示需要添加资源,并且涉及到该资源的控制器或进程则会处于等待状态,直到资源满足才会继续处理。
更进一步的说明,所述扩展层是基于控制系统平台进行的应用程序扩展,是属于核心功能单元之外的扩展功能插件。所述扩展层采用插件技术,即基于ECode数据模型,结合平台框架接口规范来实现的,如刀具管理模块、工件管理模块、订单管理模块、数据统计分析模块、统计报表模块等,但不局限于上述扩展功能模块。用户可以根据实际情况随意卸载、修改或删除上述扩展功能模块,且不会影响整个系统平台的其它功能或运行。此外,用户可以基于系统平台的扩展方式自主开发所需要的功能模块。
在本发明中,所述核心功能单元与所述扩展层在前端页面上的显示是通过所述表现层实现的,其中所述表现层是具有一系列不同类型的控件集合,包括表单输入控件、图表控件、信号控件等,图表控件中包括柱状图、饼状图、扇形图、条形图等基础控件,信号控件中包括刀具控件、机床控件等,通过输入的参数不同从而调用相应的界面控件,实现表现层的功能显示。例如开发统计报表插件,根据需要的数据结构及其类型,定义ECode数据模型,通过数据库接口,从数据库中获取相应的数据,然后通过消息数据总线,将数据信息传输到前端,调用图表控件,如柱状图控件,以柱状图的形式在表现层上显示数据信息,实现统计报表的功能。此外,对于复杂的功能插件,可能需要同时调用多个界面控件,或是同一类型,或是不同类型,也可能需要重新定义新的界面控件来实现功能模块在表现层上的功能显示。
请参阅图2,本发明中,所述核心功能单元与所述扩展层都是基于消息数据总线来进行数据交互的,所述消息数据总线是一系列内外部通讯接口的集成,包括各层之间的通讯接口、各层与系统平台的通讯接口及系统平台对外部的通讯接口,其中所述通讯接口是基于ECode数据模型来实现封装的。
更进一步的说明,如图6所示,所述的多控制器单元是由一系列的提供不同业务功能的控制器组成,呈分布式结构,每个控制器可以看作包含若干所述核心功能单元或扩展层功能单元及相关的资源、配置等信息的容器;针对某一个业务功能,如控制生产线上料,控制器所实现的功能是将一个或一组插件通过相关的逻辑并协调相应的资源或配置等信息进行集成,从而实现一个控制生产线上料功能的微服务模块,控制器本身也是插件,可以在平台中加载、卸载或删除。每个控制器都是独立的,与其它控制器则通过消息总线进行通讯(Web API或消息队列),可以实现异步解耦,便于维护、扩展及独立部署;其次控制器的业务功能是根据ECode指令所涵盖的逻辑控制信息来实现的,即每个控制器是用于处理相应的ECode指令的,如某个ECode指令表示上料,则相应的某控制器是实现上料这个业务功能的,即在整个生产环节中该控制器会给相应的上料设备发送实例化的上料指令,上料设备收到指令后开始执行具体的上料操作。
需要说明的是,此处的资源信息可以是资源管理模块中的某一信息,比如如果有一个机床控制器,那么这个控制器就包括机床资源信息(4轴、5轴,处于空闲还是加工状态等)。此处的配置信息为控制器在启动运行的过程中可能需要的一些连接服务,如需要调用存储模块,那么这个配置信息可以是数据库的连接地址或文件路径及名称等。
进一步地,所述多控制器单元中不同的控制器具有的功能及资源、配置等信息是不同的,都具有独特的处理逻辑和解析方式,用于处理不同的ECode指令。因此,根据生产任务分解生成的ECode指令结合多控制器单元可以很好的实现生产流程上的任意组合,即各控制器之间基于生产任务分解情况(生成ECode指令集合)进行协调配合,共同实现某些复杂的操作指令和业务流程。
请参阅图3,本发明实施例中所述数据封装层主要封装数据库连接接口与数据库操作程序模块,所述数据库连接接口是实现系统平台与数据库进行通讯的方式,不同类型的数据库,具有不同的数据库连接接口,通过统一配置、封装,实现支持多种数据库的连接及其操作,其中所述数据库类型包括关系型数据库和实时数据库,包括PostgreSQL、MySQL、SQL Server等,但不局限于上述数据库。
更进一步的说明,所述数据库操作程序模块是指对数据库中数据的操作,包括读取数据、存储数据、增加数据、删除数据、查找数据、修改数据等。通过所述数据封装层的封装后,系统平台可以直接调用数据库和数据库操作程序模块,完成数据库连接和对数据库中数据的操作,简化了系统的操作方式,提高了效率。
请参阅图4,本发明实施例中所述ECode数据模型包括各功能模块对应的数据模型、ECode指令对应的数据模型、数据库中表单对应的数据模型等,所述ECode数据模型是一系列具有特定数据结构的用于抽象描述事物特征或属性集合的数据表达模型(一段JSON数据格式的字符串),是系统平台各层之间的通讯信号或传递数据的结构特征或属性的表达方式,通过分析现实事物所含有的特征或属性,抽象出数据的基本结构及组成。
需要说明的是,所述ECode指令是根据生产加工的需求或需要执行的具体动作,由排产计划直接生成的一种指令,该指令经过解析、分解,调用分解步骤的各函数,通过函数执行来操作设备,如机床、机器人,或者访问相关模块,如刀具管理模块、物料管理模块等,以执行完成刀具的加载、卸载,工件的加载、卸载,程序的加载及机床运行等工作。
更进一步的说明,不同的ECode指令都有其生命周期,相互之间或具有依赖关系,或具有包含关系。具体的,ECode指令的生命周期是指每一个指令从产生到消亡都会经历多个阶段:被创建阶段、等待执行阶段(指令创建了不一定要执行)、执行阶段、执行完成阶段,执行阶段有包括规划排产阶段(通过指令代表的含义进行规划排产)、规划完成阶段、指令执行或分解下发执行阶段。例如,如果想加工一个工件,工单控制器就会产生一个工单指令(这个产生就相当于指令被创建,产生的过程可以理解为工单控制器收到一个任务信号后,就会去调用订单任务模型,然后生成一个工单指令,其它指令同理),假定指令的内容是在某一时间内加工某一工件,然后等待执行,如果不执行可以取消,否则指令就会进入排产规划阶段,规划完成后,根据规划的结果(例如要分配到哪个机床、用哪一把刀具、什么时候加工等等)进行处理,由于工单指令的含义比较大,它会分解成上料指令、加工指令、下料指令,然后分别下发到下一层的控制器(上料控制器、加工控制器、下料控制器)去处理,然后上料等指令有可能分解成更小的指令,这个依据具体场景而定,从这里可以看出工单指令是上料指令、加工指令及下料指令的父指令,具有包含关系,同时,只有上料完成才能加工,即工件达到指定机床,才能开始加工,而且加工完成之后才能下料,因此它们之间具有依赖关系,上一个指令执行完成,才能执行下一个指令。
本发明的一个实施例中,对刀具管理功能插件的实现所基于的ECode数据模型的建立来进行具体说明,首先对刀具信息管理功能的实现所需要的数据特征或属性进行分析,构建刀具信息模型,模型信息包括刀具编号、刀具名称、刀具类型、刀具参数(刀具尺寸、角度等)或其它信息等,这些抽象出来的事物属性,以某种数据结构组成在一起,用于描述事物的抽象特征,即使ECode数据模型。
需要说明的是,本发明的优选实施例中,所述某种数据结构组成是指抽象之后,以json数据格式来表示,例如刀具信息管理模型:
其中,ECode属性表示该指令编号,即规定E201表示获取刀具信息指令;Name属性表示该指令的含义内容;Controller属性表示对象,这里可以表示从刀具控制器获取某个刀具信息;Parameters表示刀具的一些属性信息,如刀具名称、刀具编号、刀具类型等。其他功能模型的构建方法同上,再次不做过多赘述。
更进一步的说明,所述ECode数据模型还包括订单信息模型、工件信息模型、资源信息模型等,其中资源信息包括机床编号信息、托盘编号信息或指令信息等。此外,ECode数据模型视为消息数据总线服务的,是消息数据总线中传输的数据或信号的结构特征的描述。
请参阅图5,本发明实施例中所述消息数据总线是一系列通讯接口(API)的封装集成,其中所述通讯接口包括内部通讯接口和外部通讯接口,所述内部通讯接口负责系统平台内部各控制器间或插件间的通讯,通讯接口类型主要包括Web API、消息队列(RabbitMQ)、订阅/发布数据接口等。所述外部通讯接口负责系统平台与外部系统或设备之间的通讯,实现系统间协调工作模式,外部接口类型主要包括Redis、OPC UA等。
需要说明的是,所述外部系统是指需要与系统平台进行数据交互的其它系统模块,例如某个数据分析系统需要通过系统平台获取相关设备信息或其它数据信息,那么这个数据分析系统可以视为外部系统,并通过Redis与系统平台进行交互。所述设备是指加工中心、机器人、数据采集装置等。
进一步地,所述通讯接口是基于ECode数据模型进行封装实现的,不同类型的通讯接口所传递的数据或信号是不同的,其ECode数据模型也是不同的。
请参阅图7,本发明实施例中所述系统平台包括平台框架,所述平台框架是各功能层运行的基础环境,经过上述实施例中形成的一系列功能插件,通过消息数据总线实现与系统平台的对接。
本发明中对所述系统平台功能开发还具有支持多种脚本语言开发的能力,如Python、JavaScript、C#等,提高功能插件开发的灵活性,降低开发周期。
本发明中所述系统平台还具有跨平台的能力。具体的,跨平台是指该系统平台可以在不同的操作系统上运行,如Windows系统、Lmux系统、Mac系统等。所述平台框架是采用net core框架搭建的,只需要在不同的系统中安装net core运行环境,便可以运行本发明的系统平台。
下面结合具体实施例来进一步说明本发明提出的基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台的使用方法。
现有一条自动化柔性加工产线,生产A类产品,该产线主要组成包括产线系统、多台数控加工中心、刀库、上下料站等,如果突然有一天,该产线需要转型生产B类产品,加工设备由加工中心变成机器人,刀库需要移除,改为机械手,要求设计产线控制系统平台来控制整个加工流程。通常一种开发方式是重新开发一个新的符合实际情况的产线控制系统,这样开发周期比较长;另一种方式是在原来的基础上进行修改,如果原系统各部分耦合度过高,那么修改的周期也会很长,相对于这两种方式,本发明的控制系统平台在具有产线功能的基础上,提供了扩展层,对于产线的不同需求可以额外定制,对于冗余功能可以卸载或删除,而不会影响整体系统,极大地简化了开发周期和流程。
如图8所示为产线系统生产的一般流程,工单控制器负责下发生产任务,然后任务经过调度排产,分解成更小的任务下发给上下料控制器、加工控制器,上下料控制器控制上下料站上下料(指将待加工工件运送到指定设备或从指定设备上移除),然后加工控制器将加工任务分解后,下发给各个不同的子控制器中,如刀具控制器控制刀库上刀,机床控制器控制机床启动、停止、加工等。
在本发明的柔性生产线控制系统平台中,各模块是以插件的形式存在,如果加工设备从加工中心变成机器人,或者需要机器人参与生产,那么只需要额外开发机器人控制器,然后定义机器人操作指令即可,对于不需要的功能模块可直接卸载,这样不需要对整体系统进行改动或造成影响,相比而言,效率更高、扩展更方便。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述控制系统平台包括扩展层、表现层、应用层和数据层;
所述数据层包括由所述柔性生产线涉及的全部数据组成的ECode数据模型;
所述扩展层用于加载、卸载、修改或删除基于ECode数据模型编写的功能模块以实现在所述应用层的功能上进行新功能的扩展;
所述应用层包括核心功能单元和多控制器单元,所述核心功能单元包括多个用于实现生产线正常工作的功能模块;所述多控制器单元为基于微服务的多控制器架构,所述多控制器单元包括多个子控制器,每个子控制器用于根据执行指令所描述的执行信息调用至少一个扩展层或核心功能单元中的功能模块,以使一个功能模块或多个功能模块独立或相互协调配合以对执行指令进行分析、处理,直至执行完成;
所述表现层包括用于核心功能单元与扩展层显示多个界面控件,根据不同的输入参数从而调用相应的界面控件,以实现核心功能单元与扩展层的功能显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述核心功能单元不可修改或删除,所述核心功能单元包括资源管理模块、信息管理模块、规划调度模块、数据采集模块、数据存储模块、故障处理模块和工作状态监控模块;
资源管理模块用于从相应的设备获取或人工录入生产线相关的资源信息并对其进行管理;
信息管理模块用于对控制器运行信息、不同插件的运行状态信息以及平台运行的日志信息进行管理,并将相关信息显示于显示控制单元以便用户直接查看;
规划调度模块用于给生产线提供规划调度的算法和模式,对生产任务进行规划安排,获取调度策略;
数据采集模块用于对设备在运行的过程中产生的数据进行采集;
数据存储模块用于存储获得的各种数据;
故障处理模块用于处理平台在运行过程中出现的错误;
工作状态监控模块用于对生产线上的工作人员、设备、物料、加工方法及生产环境相关信息进行统一管控。
3.根据权利要求1所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述ECode数据模型为具有特定数据结构的用于柔性生产线涉及的现实对象所含有的特征或属性抽象出的数据表达模型,是系统平台各层之间的通讯信号或传递数据的结构特征或属性的表达方式。
4.根据权利要求3所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述执行指令为基于所述ECode数据模型生成的ECode指令。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,还包括数据封装层,所述系统平台通过所述数据封装层从对应数据库中获取相应的数据或信息。
6.根据权利要求5所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述数据封装层包括数据库连接接口和数据库操作程序模块;
所述数据库连接接口用于使系统平台与数据库进行通讯;
所述数据库操作程序模块用于对数据库中的数据进行读取、存储、增加、删除、查找、修改操作。
7.根据权利要求6所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,不同的数据库对应不同的数据库连接接口,通过统一配置、封装以实现系统平台与多种数据库的连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述数据库的类型包括关系型数据库和实时数据库。
9.根据权利要求5-8任一项所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述扩展层、表现层、应用层、数据层和数据封装层之间通过消息数据总线进行数据传输和信号传递。
10.根据权利要求9所述的一种基于微服务架构的柔性生产线控制系统平台,其特征在于,所述消息数据总线由多个通讯接口封装形成,包括内部通讯接口和外部通讯接口;
所述内部通讯接口用于各功能层与系统平台的通讯以及各功能层之间的通讯;
所述外部通讯接口用于系统平台与系统平台外接的系统或设备之间的通讯,以实现系统平台与外部系统或设备之间协调工作模式。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113721567A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-30 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于共享服务的多设备协同生产方法 |
CN113868306A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-31 | 云南昆钢电子信息科技有限公司 | 一种基于opc-ua规范的数据建模系统和方法 |
CN116029799A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-28 | 山东恒远智能科技有限公司 | 基于智能化决策的微服务架构管理平台 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001002928A2 (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | Bigstep.Com, Inc. | An integrated platform and data model for developing and maintaining a distributed multiapplication online presence |
CN102130966A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-07-20 | 北京三博中自科技有限公司 | 一种用于企业综合信息平台的系统架构及其实现方法 |
CN104331770A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-04 | 叶校然 | 柔性生产企业智能管理系统 |
CN104360868A (zh) * | 2014-11-29 | 2015-02-18 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 一种大型飞机综合处理平台中的多级故障管理方法 |
CN104855249A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 赵致钧 | 一种模块化自动控制系统及其方法 |
CN107360253A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-11-17 | 上海盈联电信科技有限公司 | 一种物联网中间件系统 |
CN107861490A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-03-30 | 长沙智能制造研究总院有限公司 | 基于工业云平台智能制造轴承装配生产线 |
CN109144660A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 英特尔公司 | 微服务架构 |
CN110543537A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-06 | 广东省城乡规划设计研究院 | 一种基于Docker容器及微服务架构的智慧规划时空云GIS平台 |
CN110825641A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 安徽继远检验检测技术有限公司 | 一种基于模拟数据生成器的微服务应用测试工具集 |
CN111274001A (zh) * | 2020-02-13 | 2020-06-12 | 研祥智能科技股份有限公司 | 微服务管理平台 |
CN111782539A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-16 | 中国人民解放军32181部队 | 一种基于国产操作系统的测试诊断一体化开发平台 |
CN111930355A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 创意信息技术股份有限公司 | 一种web后端开发框架及其构建方法 |
CN112231019A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-15 | 斑马网络技术有限公司 | 基于分布式微服务的地图引擎架构 |
-
2021
- 2021-01-29 CN CN202110127446.0A patent/CN112965446B/zh active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001002928A2 (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-11 | Bigstep.Com, Inc. | An integrated platform and data model for developing and maintaining a distributed multiapplication online presence |
CN102130966A (zh) * | 2011-04-15 | 2011-07-20 | 北京三博中自科技有限公司 | 一种用于企业综合信息平台的系统架构及其实现方法 |
CN104331770A (zh) * | 2014-11-03 | 2015-02-04 | 叶校然 | 柔性生产企业智能管理系统 |
CN104360868A (zh) * | 2014-11-29 | 2015-02-18 | 中国航空工业集团公司第六三一研究所 | 一种大型飞机综合处理平台中的多级故障管理方法 |
CN104855249A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 赵致钧 | 一种模块化自动控制系统及其方法 |
CN109144660A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 英特尔公司 | 微服务架构 |
CN107360253A (zh) * | 2017-08-18 | 2017-11-17 | 上海盈联电信科技有限公司 | 一种物联网中间件系统 |
CN107861490A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-03-30 | 长沙智能制造研究总院有限公司 | 基于工业云平台智能制造轴承装配生产线 |
CN110543537A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-06 | 广东省城乡规划设计研究院 | 一种基于Docker容器及微服务架构的智慧规划时空云GIS平台 |
CN110825641A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-02-21 | 安徽继远检验检测技术有限公司 | 一种基于模拟数据生成器的微服务应用测试工具集 |
CN111274001A (zh) * | 2020-02-13 | 2020-06-12 | 研祥智能科技股份有限公司 | 微服务管理平台 |
CN111782539A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-16 | 中国人民解放军32181部队 | 一种基于国产操作系统的测试诊断一体化开发平台 |
CN111930355A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-11-13 | 创意信息技术股份有限公司 | 一种web后端开发框架及其构建方法 |
CN112231019A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-15 | 斑马网络技术有限公司 | 基于分布式微服务的地图引擎架构 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113721567A (zh) * | 2021-08-06 | 2021-11-30 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种基于共享服务的多设备协同生产方法 |
CN113868306A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-31 | 云南昆钢电子信息科技有限公司 | 一种基于opc-ua规范的数据建模系统和方法 |
CN116029799A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-28 | 山东恒远智能科技有限公司 | 基于智能化决策的微服务架构管理平台 |
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