CN116382196A - 全自动化车间交互系统及方法 - Google Patents

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黄海
李彬
徐军
李军
詹开洪
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Abstract

本发明提供了一种全自动化车间交互系统及方法，该系统包括制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统及数据交互子系统；制造执行子系统根据业务场景生成交互任务；数据交互子系统根据交互任务生成交互指令集，交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，多个交互指令包括多个第一子交互指令和多个第二子交互指令；自动导向车调度子系统根据指令执行顺序和第一子交互指令与数据交互子系统进行交互；可编程逻辑控制子系统根据指令执行顺序和第二子交互指令与数据交互子系统进行交互。本发明通过数据子系统实现制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统间的信息交互和调度，实现了信息快速交互。

Description

全自动化车间交互系统及方法
技术领域
本发明涉及全自动化车间技术领域，具体涉及一种全自动化车间交互系统及方法。
背景技术
随着智能制造加速推进，制造企业生产智能化趋势加强，软硬件系统的集成融合期望值愈发增高。在整个制造执行系统自动化工厂加工生产过程中，全自动化操作的执行就依靠于制造执行系统、自动导向车调度系统以及可编程逻辑控制系统之间的数据通信，根据业务场景，确定流程顺序完成。
但在现有的车间系统中，制造执行系统、自动导向车调度系统以及可编程逻辑控制系统的接口方式、数据格式不统一、数据类型不相同，导致各系统间信息交互不畅通的技术问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种全自动化车间交互系统及方法，用以解决现有技术中存在的车间中各系统之间接口方式、数据类型不统一、数据类型不相同导致各系统间信息交互不畅通的技术问题。
一方面，本发明提供了一种全自动化车间交互系统，包括制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统以及可分别与所述制造执行子系统、所述自动导向车调度子系统、所述可编程逻辑控制子系统进行数据交互的数据交互子系统；
所述制造执行子系统用于根据业务场景生成交互任务；
所述数据交互子系统用于根据所述交互任务生成交互指令集，所述交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，所述多个交互指令包括与所述自动导向车调度子系统关联的多个第一子交互指令和与所述可编程逻辑控制子系统关联的多个第二子交互指令；
所述自动导向车调度子系统用于根据所述指令执行顺序和所述多个第一子交互指令与所述数据交互子系统进行交互；
所述可编程逻辑控制子系统用于根据所述指令执行顺序和所述多个第二子交互指令与所述数据交互子系统进行交互。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统包括指令集配置模块以及交互指令集确定模块；
所述指令集配置模块用于配置多个初始交互指令；
所述交互指令集确定模块用于根据所述交互任务从所述多个初始交互指令中确定所述多个交互指令以及所述指令执行顺序，形成所述交互指令集。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统还包括指令定时模块；
所述指令定时模块用于设定所述多个第一子交互指令和所述多个第二子交互指令的执行时刻。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统还包括交互信息存储模块；
所述交互信息存储模块用于获取所述自动导向车调度子系统与所述数据交互子系统进行交互的第一交互信息以及所述可编程逻辑控制子单元与所述数据交互子系统进行交互的第二交互信息，并将所述第一交互信息和所述第二交互信息进行存储。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统还包括交互任务结果反馈模块；
所述交互任务结果反馈模块用于当所述交互指令集执行完毕后，生成交互任务执行结果，并将所述交互任务执行结果反馈至所述制造执行子系统。
在一些可能的实现方式中，所述第一子交互指令包括第一类型子交互指令和第二类型子交互指令；
所述第一类型子交互指令用于供所述数据交互子系统调用所述自动导向车调度子系统；
所述第二类型子交互子令用于供所述自动导向车调度子系统调用所述数据交互子系统。
在一些可能的实现方式中，所述第二子交互指令包括第三类型子交互指令、第四类型子交互指令和第五类型子交互指令；
所述第三类型子交互指令用于供所述数据交互子系统读取所述可编程逻辑控制子系统中的数据；
所述第四类型子交互指令用于供所述数据交互子系统将数据写入至所述可编程逻辑控制子系统中；
所述第五类型子交互指令用于供所述数据交互子系统定时读取所述可编程逻辑控制子系统中的数据。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统还包括通信状态监测模块；
所述通信状态监测模块用于监测所述可编程逻辑控制子系统的通信状态。
在一些可能的实现方式中，所述数据交互子系统还包括通信重试模块和警示模块；
所述通信重试模块用于当所述可编程逻辑控制子系统的通信状态为通信异常时，重新配置所述可编程逻辑控制子单元的通信状态，并记录配置次数；
所述警示模块用于当所述配置次数大于预设次数时，生成警示信息。
另一方面，本发明还提供了一种全自动化车间交互方法，适用于上述任意一种可能的实现方式中所述的全自动化车间交互系统，所述全自动化车间交互方法包括：
所述制造执行子系统根据业务场景生成交互任务；
所述数据交互子系统根据所述交互任务生成交互指令集，所述交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，所述多个交互指令包括与所述自动导向车调度子系统关联的多个第一子交互指令和与所述可编程逻辑控制子系统关联的多个第二子交互指令；
所述自动导向车调度子系统根据所述指令执行顺序和所述多个第一子交互指令与所述数据交互子系统进行交互；
所述可编程逻辑控制子系统根据所述指令执行顺序和所述多个第二子交互指令与所述数据交互子系统进行交互。
采用上述实施例的有益效果是：本发明提供的全自动化车间交互系统，通过设置可分别与制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统进行数据交互的数据交互子系统，通过数据子系统实现制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统间的信息交互和调度，由数据交互子系统完成所有的数据交互中转和交互指令执行，降低制造执行子系统和自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统间的耦合，有助于制造执行子系统与自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统的无缝对接，实现信息快速交互。进一步地，通过数据交互子系统实现信息交互，方便各子系统软件和硬件方的标准化建设，极大地提高了自动化车间设备和信息化的集成水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的全自动化车间交互系统的一个实施例结构示意图；
图2为本发明提供的数据交互子系统的一个实施例示意图；
图3为本发明提供的全自动化车间交互方法的一个实施例流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。
应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本发明中使用的流程图示出了根据本发明的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本发明内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或控制器系统中实现这些功能实体。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的若干实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明提供了一种全自动化车间交互系统及方法，以下分别进行说明。
在展示实施例前，先对制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统进行介绍。
制造执行子系统(Manufacturing Execution System，MES)是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，能帮助企业实现生产计划管理、生产过程控制、产品质量管理、车间库存管理、项目看板管理等，提高企业制造执行能力。
自动导向车(Automated Guided Vehicle，AGV)调度系统是用于控制AGV小车的行进路径以及行为，实现无人驾驶搬运的调度系统。其中，AGV小车指的是装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。
可编程逻辑控制(Programmable Logic Controller，PLC)子系统是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成。
图1为本发明提供的全自动化车间交互系统的一个实施例结构示意图，如图1所示，全自动化车间交互系统10包括制造执行子系统100、自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300以及可分别与制造执行子系统100、自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300进行数据交互的数据交互子系统400；
制造执行子系统100用于根据业务场景生成交互任务；
数据交互子系统400用于根据交互任务生成交互指令集，交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，多个交互指令包括与自动导向车调度子系统200关联的多个第一子交互指令和与可编程逻辑控制子系统300关联的多个第二子交互指令；
自动导向车调度子系统200用于根据指令执行顺序和多个第一子交互指令与数据交互子系统400进行交互；
可编程逻辑控制子系统300用于根据指令执行顺序和多个第二子交互指令与数据交互子系统400进行交互。
与现有技术相比，本发明实施例提供的全自动化车间交互系统10，通过设置可分别与制造执行子系统100、自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300进行数据交互的数据交互子系统4004，通过数据子系00统实现制造执行子系统100、自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300间的信息交互和调度，由数据交互子系统400完成所有的数据交互中转和交互指令执行，降低制造执行子系统100和自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300间的耦合，有助于制造执行子系统100与自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300的无缝对接，实现信息快速交互。进一步地，通过数据交互子系统400实现信息交互，方便各子系统软件和硬件方的标准化建设，极大地提高了自动化车间设备和信息化的集成水平。
需要说明的是：多个第一子交互指令和多个第二子交互指令应当根据指令执行顺序依次执行，即：执行完一个子交互指令后，立即执行下一个子交互指令。
在本发明的具体实施例中，数据交互子系统400包括多个对外接口，制造执行子系统100、自动导向车调度子系统200、可编程逻辑控制子系统300通过对外接口实现与数据交互子系统400的数据交互。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400包括指令集配置模块410以及交互指令集确定模块420；
指令集配置模块410用于配置多个初始交互指令；
交互指令集确定模块420用于根据交互任务从多个初始交互指令中确定多个交互指令以及指令执行顺序，形成交互指令集。
本发明实施例通过设置指令集配置模块410配置多个初始交互指令，然后设置交互指令集确定模块420根据交互任务从多个初始交互指令中确定多个交互指令以及指令执行顺序，无需直接根据交互任务生成多个交互指令，提高了多个交互指令的确定效率，从而提高了交互任务的完成效率。
在本发明的具体实施例中，多个初始交互指令包括读取可编程逻辑控制子系统中的数据，向可编程逻辑控制子系统中写入数据、数据交互子系统调用自动导向车调度子系统等，而若要完成制造执行子系统生成的交互任务需要的多个交互指令为首先，读取可编程逻辑控制子系统中的数据，然后数据交互子系统调用自动导向车调度子系统，而无需向可编程逻辑控制子系统中写入数据，即：可根据交互任务确定多个交互指令和指令执行顺序。
为了适用于交互指令定时执行的场景，在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400还包括指令定时模块430；
指令定时模块430用于设定多个第一子交互指令和多个第二子交互指令的执行时刻。
本发明实施例通过设置指令定时模块430设定多个第一子交互指令和多个第二子交互指令的执行时刻，可使第一子交互指令和第二子交互指令定时执行，提高了全自动化车间交互系统10的适用性。
需要说明的是：执行时刻可为绝对时刻也可为相对时刻，绝对时刻指的是北京时间，例如：2022年7月18日14点17分47秒。相对时刻为将上一个子交互指令的执行时刻与当前子交互指令的执行时刻的时间间隔。
为了实现对多个第一子交互指令和多个第二子交互指令的溯源，在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400还包括交互信息存储模块440；
交互信息存储模块440用于获取自动导向车调度子系统200与数据交互子系统400进行交互的第一交互信息以及可编程逻辑控制子单元300与数据交互子系统400进行交互的第二交互信息，并将第一交互信息和第二交互信息进行存储。
本发明实施例通过设置交互信息存储模块440对执行第一子交互指令生成的第一交互信息和执行第二子交互指令生成的第二交互信息进行存储，可便于后续对每个子交互指令的执行过程的溯源。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400还包括交互任务结果反馈模块450；
交互任务结果反馈模块450用于当交互指令集执行完毕后，生成交互任务执行结果，并将交互任务执行结果反馈至制造执行子系统100。
本发明实施例通过将交互任务执行结果反馈至执行制造子系统100，可供执行制造子系统100知晓交互任务执行结果，并可根据交互任务执行结果生成下一次的交互任务，从而提高执行制造子系统100生成交互任务的合理性和可靠性。
为了避免可编程逻辑控制子系统在执行交互指令时出现通信异常时，导致交互指令无法有效执行的技术问题，在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400还包括通信状态监测模块460；
通信状态监测模块460用于监测可编程逻辑控制子系统300的通信状态。
本发明实施例通过设置通信状态监测模块460监测可编程逻辑控制子系统300的通信状态，可及时获知可编程逻辑控制子系统300的通信状态，当可编程逻辑控制子系统300的通信状态为通信异常时，及时采取补救措施，进一步提高全自动化车间交互系统10的可靠性。
在本发明的一些实施例中，如图2所示，数据交互子系统400还包括通信重试模块470和警示模块480；
通信重试模块470用于当可编程逻辑控制子系统300的通信状态为通信异常时，重新配置可编程逻辑控制子单元300的通信状态，并记录配置次数；
警示模块480用于当配置次数大于预设次数时，生成警示信息。
本发明实施例通过设置通信重试模块470在可编程逻辑控制子系统300的通信状态为通信异常时，重新配置可编程逻辑控制子单元300的通信状态，可实现可编程逻辑控制子系统300的自修复能力。且当配置次数大于预设次数时，警示模块480生成警示信息，以提示工作人员可编程逻辑控制子系统300的通信异常无法自修复，指示工作人员介入修复，可进一步提高全自动化车间交互系统10的可靠性。
在本发明的一些实施例中，第一子交互指令包括第一类型子交互指令和第二类型子交互指令；
第一类型子交互指令用于供数据交互子系统400调用自动导向车调度子系统200；
第二类型子交互子令用于供自动导向车调度子系统200调用数据交互子系统400。
其中，第一类型子交互指令具体用于供数据交互子系统400获取自动导向车调度子系统200的接口地址以及调度信息，并基于接口地址和调度信息调用自动导向车调度子系统200，根据返回的调用状态判断调用是否成功，若调用成功则继续下一个第一子交互指令操作，若调用失败则等待下一次循环执行。
其中，第二类型子交互子令具体用于由数据交互子系统400提供的对外接口供自动导向车调度子系统200调用数据交互子系统400，并返回调用结果，若调用结果为成功则继续下一个第一子交互指令操作，若调用结果为失败则等待下一次循环执行。
在本发明的一些实施例中，第二子交互指令包括第三类型子交互指令、第四类型子交互指令和第五类型子交互指令；
第三类型子交互指令用于供数据交互子系统400读取可编程逻辑控制子系统300中的数据；
第四类型子交互指令用于供数据交互子系统400将数据写入至可编程逻辑控制子系统300中；
第五类型子交互指令用于供数据交互子系统400定时读取可编程逻辑控制子系统300中的数据。
其中，第三类型子交互子令具体用于获取可编程逻辑控制子系统300的设备编号以及设备点表地址，数据交互子系统400根据设备编号以及设备点表地址，自动读取到对应的可编程逻辑控制子系统300中的数据。
第四类型子交互子令具体用于数据交互子系统400获取写入设备编号、写入点表地址以及写入值，并基于写入设备编号、写入点表地址以及写入值自动写入到可编程逻辑控制子系统300的设备点表中。
第五类型子交互子令具体用于获取可编程逻辑控制子系统300的设备编号、设备点表地址、触发回调值，数据交互子系统400定时读取设备点表地址中的值，直到读取到的值和触发回调值匹配。
需要说明的是：变量点简称为点，点表指的是变量和每个变量对应的唯一的变量名、设备名、设备地址、寄存器、寄存器地址等相关内容构成的表格。
本发明实施例还提供了一种全自动化车间交互方法，适用于上述任意一个实施例中的全自动化车间交互系统10，如图3所示，全自动化车间交互方法包括：
S301、制造执行子系统100根据业务场景生成交互任务；
S302、数据交互子系统400根据交互任务生成交互指令集，交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，多个交互指令包括与自动导向车调度子系统200关联的多个第一子交互指令和与可编程逻辑控制子系统300关联的多个第二子交互指令；
S303、自动导向车调度子系统200根据指令执行顺序和多个第一子交互指令与数据交互子系统400进行交互；
S304、可编程逻辑控制子系统300根据指令执行顺序和多个第二子交互指令与数据交互子系统400进行交互。
上述实施例提供的全自动化车间交互方法可实现上述全自动化车间交互系统实施例中描述的技术方案，上述各单元或子单元具体实现的原理可参见上述全自动化车间交互系统实施例中的相应内容，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上对本发明所提供的全自动化车间交互系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种全自动化车间交互系统，其特征在于，包括制造执行子系统、自动导向车调度子系统、可编程逻辑控制子系统以及可分别与所述制造执行子系统、所述自动导向车调度子系统、所述可编程逻辑控制子系统进行数据交互的数据交互子系统；
所述制造执行子系统用于根据业务场景生成交互任务；
所述数据交互子系统用于根据所述交互任务生成交互指令集，所述交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，所述多个交互指令包括与所述自动导向车调度子系统关联的多个第一子交互指令和与所述可编程逻辑控制子系统关联的多个第二子交互指令；
所述自动导向车调度子系统用于根据所述指令执行顺序和所述多个第一子交互指令与所述数据交互子系统进行交互；
所述可编程逻辑控制子系统用于根据所述指令执行顺序和所述多个第二子交互指令与所述数据交互子系统进行交互。
2.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统包括指令集配置模块以及交互指令集确定模块；
所述指令集配置模块用于配置多个初始交互指令；
所述交互指令集确定模块用于根据所述交互任务从所述多个初始交互指令中确定所述多个交互指令以及所述指令执行顺序，形成所述交互指令集。
3.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统还包括指令定时模块；
所述指令定时模块用于设定所述多个第一子交互指令和所述多个第二子交互指令的执行时刻。
4.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统还包括交互信息存储模块；
所述交互信息存储模块用于获取所述自动导向车调度子系统与所述数据交互子系统进行交互的第一交互信息以及所述可编程逻辑控制子单元与所述数据交互子系统进行交互的第二交互信息，并将所述第一交互信息和所述第二交互信息进行存储。
5.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统还包括交互任务结果反馈模块；
所述交互任务结果反馈模块用于当所述交互指令集执行完毕后，生成交互任务执行结果，并将所述交互任务执行结果反馈至所述制造执行子系统。
6.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述第一子交互指令包括第一类型子交互指令和第二类型子交互指令；
所述第一类型子交互指令用于供所述数据交互子系统调用所述自动导向车调度子系统；
所述第二类型子交互子令用于供所述自动导向车调度子系统调用所述数据交互子系统。
7.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述第二子交互指令包括第三类型子交互指令、第四类型子交互指令和第五类型子交互指令；
所述第三类型子交互指令用于供所述数据交互子系统读取所述可编程逻辑控制子系统中的数据；
所述第四类型子交互指令用于供所述数据交互子系统将数据写入至所述可编程逻辑控制子系统中；
所述第五类型子交互指令用于供所述数据交互子系统定时读取所述可编程逻辑控制子系统中的数据。
8.根据权利要求1所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统还包括通信状态监测模块；
所述通信状态监测模块用于监测所述可编程逻辑控制子系统的通信状态。
9.根据权利要求8所述的全自动化车间交互系统，其特征在于，所述数据交互子系统还包括通信重试模块和警示模块；
所述通信重试模块用于当所述可编程逻辑控制子系统的通信状态为通信异常时，重新配置所述可编程逻辑控制子单元的通信状态，并记录配置次数；
所述警示模块用于当所述配置次数大于预设次数时，生成警示信息。
10.一种全自动化车间交互方法，其特征在于，适用于权利要求1-9中任意一项所述的全自动化车间交互系统，所述全自动化车间交互方法包括：
所述制造执行子系统根据业务场景生成交互任务；
所述数据交互子系统根据所述交互任务生成交互指令集，所述交互指令集中包括多个交互指令以及指令执行顺序，所述多个交互指令包括与所述自动导向车调度子系统关联的多个第一子交互指令和与所述可编程逻辑控制子系统关联的多个第二子交互指令；
所述自动导向车调度子系统根据所述指令执行顺序和所述多个第一子交互指令与所述数据交互子系统进行交互；
所述可编程逻辑控制子系统根据所述指令执行顺序和所述多个第二子交互指令与所述数据交互子系统进行交互。
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