CN117527846A - 轮胎工业互联网边缘控制设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轮胎计算机辅助设备技术领域，具体涉及一种轮胎工业互联网边缘控制设备及方法。本发明包括基于轮胎工业互联网的边缘控制系统，边缘控制系统包括分布式或集中式部署的边缘控制器、边缘网关和边缘云。本发明通过实现边缘计算、连接现场设备和信息化系统，支持分布式或集中式部署以及包括边缘控制器、边缘网关和边缘云等组件来提高轮胎制造过程的智能化水平，优化生产效率和质量；通过数据采集、数据处理和优化控制，实现轮胎智能设备的智能化，提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并确保系统的可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎计算机辅助设备技术领域，具体涉及一种轮胎工业互联网边缘控制设备及方法。
背景技术
随着工业互联网的不断发展，轮胎工业互联网开始崛起，这对边缘设备对优化生产效率、降低成本、提高产品质量提出了新的要求。现有的边缘设备通过向工业互联网平台进行数据交换，不仅带来安全问题，还增加对与云端的依赖。为了解决边缘计算与轮胎智能化工厂结合的技术问题，本领域提出了不同的轮胎智能化处理平台。如中国专利，授权公告号为CN113759815A，其公开了一种基于边缘计算的互联工厂IOTPLC处理平台，其通过将边缘控制器对PLC控制器、网关，I/O数据采集、现场总线协议、设备联网多领域功能集成于一体，实现对IOTPLC处理平台的工业现场端的边缘计算处理能力。但该方案采用的是单一边缘控制器进行边缘计算，其智能化水平不足以应付复杂的工业环境，例如轮胎生产设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种轮胎工业互联网边缘控制设备及方法，通过实现边缘计算、连接现场设备和信息化系统，提高轮胎制造过程的智能化水平，优化生产效率和质量；通过数据采集、数据处理和优化控制，提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并确保系统的可靠性和安全性。
本发明的技术方案为：
一种轮胎工业互联网边缘控制设备，包括基于轮胎工业互联网的边缘控制系统，边缘控制系统包括分布式或集中式部署的边缘控制器、边缘网关和边缘云，其中：
边缘控制器，用于工业互联网边缘侧连接各种现场设备，进行工业协议的转换和适配，统一接入到边缘计算网络中，并将设备功能以服务的形式进行封装，实现物理上和逻辑上生产设备之间通信连接；边缘控制器包括工控机和/或基于计算机架构的PLC，根据工厂的性能需要，进行不同的配置选择；
边缘网关，用于边缘计算、机器视觉、现场数据采集、工业协议解析能力，其适应工业现场复杂恶劣环境，满足控制器、工业机器人、智能传感器的接入和数据解析的需求，支持边缘端数据运算及通过互联网推送数据到轮胎工业互联网平台；边缘网关包括工业智能网关；
边缘云，用于实现边缘侧管理功能，是边缘侧单个或若干个分布式协同的服务器，通过本地部署的应用实现特定功能，提供弹性扩展的网络、计算、存储能力，是实现IT技术与OT技术深度融合的重要纽带。
本技术方案通过将现场设备的数据采集到边缘侧，然后对这些数据进行处理，最后将处理后的数据传递到云平台，以便进行大数据处理和AI计算分析，从而满足工业互联网场景下的各种需求。边缘控制器是控制系统的重要组成部分，可以连接各种现场设备，并且将这些设备的协议进行转换和适配，使得这些设备可以统一接入到边缘侧中；边缘网关也是控制系统的重要组成部分，可以用于边缘计算、机器视觉、现场数据采集、工业协议解析等功能，还可以支持边缘端的数据运算，并且通过互联网将这些数据推送到轮胎工业互联网平台；边缘云是实现控制系统的重要部分，可以用于实现边缘侧的管理功能，可以提供弹性扩展的网络、计算、存储等功能。综上，通过实现边缘计算、连接现场设备和信息化系统，支持分布式或集中式部署以及包括边缘控制器、边缘网关和边缘云等组件来提高轮胎制造过程的智能化水平，优化生产效率和质量。
在其中一些实施例中，所述边缘控制系统的分布式部署，是指将边缘控制器和边缘网关与HMI集成在一台工控机上，边缘控制器和边缘网关组成了边缘控制的核心功能；边缘云根据工厂智能装备的规模进行部署，分为产线级部署、车间级部署、工厂级部署。
本技术方案中，产线级部署是指在单个生产线或生产流程上部署边缘控制系统，优点是可以快速地对单个生产线进行调整和优化，适用于生产流程相对固定和标准化的场景；车间级部署是指在单个车间或生产区域内部署边缘控制系统，优点是实现不同生产线之间的协调和集成，从而提高整个车间的生产效率；工厂级部署是指在整个工厂范围内部署边缘控制系统，优点是实现不同车间之间的协调和集成，从而提高整个工厂的生产效率。
在其中一些实施例中，所述边缘控制系统的集成式部署，是指将边缘控制器、边缘网关和边缘云三部分集成在一台工控机上就近部署。
本技术方案中，相对于分布式部署，集成式部署具有响应速度快、实时性高、可靠性高和维护方便的优点。工控机集成边缘控制器、边缘网关和边缘云三部分，通过在更靠近现场设备部署边缘节点进行本地化的感知、决策、控制、分析一体化，可在降低网络需求的同时提高响应实时性，从而有效提高轮胎工业互联网平台的处理能力。
在其中一些实施例中，所述边缘控制系统，根据工厂的情况部署其中一层或若干层。
本技术方案中，部署其中一层或若干层的目的是提高边缘控制系统的接口能力和计算能力，并提高边缘控制系统的适用性。发展云-边-端一体化平台成为轮胎工业互联网平台的新方向。
在其中一些实施例中，所述边缘控制器包括如下部件：
网络模块，包括协议转换单元、TSN单元和设备接入单元，用于起到现场设备的数据采集作用；
开发模块，包括编辑开发环境单元、算法功能率单元和策略执行单元，用于起到边缘侧的控制输出作用；
控制模块，包括PLC控制单元和运动控制单元，用于起到信息化系统的数据采集作用。
本技术方案中，协议转换单元用于将各种不同的设备协议转换为统一的通信协议，以便于数据交换；TSN(时间感知网络)单元用于确保数据在特定时间点进行传输；设备接入单元可能用于从各种设备中收集数据。编辑开发环境单元用于编写和测试用于边缘设备的代码；算法功能率单元用于开发和测试优化算法，更好的处理或分析收集到的数据，以优化系统性能；策略执行单元用于汇集执行这些策略的逻辑和机制。PLC控制单元用于处理和分析收集得到的数据，并控制运动控制单元的动作；运动控制单元用于物流系统、流水线的运动。
在其中一些实施例中，所述边缘网关包括如下部件：
设备管理模块，包括访问授权单元、通讯管理单元和设备注册管理单元，用于连接网络模块和业务应用管理模块；
存储模块，包括数据采集单元、边缘存储单元和数据预处理单元，用于连接开发模块和平台管理模块；
计算模块，包括嵌入式实时操作系统单元、日志管理单元、轻量级容器单元、数据分析单元和边缘智能单元，用于连接控制模块和智能模块。
本技术方案中，访问授权单元用于现场设备的身份验证和权限管理，确保只有授权的现场设备可以访问网络模块和业务应用管理模块；通讯管理单元用于现场设备或设备类别的管理，例如监控其状态、收集性能；数据采集单元用于从边缘侧收集数据；边缘存储单元用于边缘侧的数据存储和管理，包括数据的持久化存储、备份、恢复等；数据预处理单元用于对收集到的数据进行一些预处理操作，例如去噪、格式化、聚合等。嵌入式实时操作系统单元用于实时数据处理和响应；日志管理单元用于系统或应用程序日志的收集、处理和管理，以便于问题追踪、性能监控等；轻量级容器单元用于打包、部署和管理应用程序或服务；数据分析单元用于对收集到的数据进行深入的分析，以提取有价值的数据；边缘智能单元用于人工智能和机器学习算法的应用，得到优化后的决策。
在其中一些实施例中，所述边缘云包括如下部件：
业务应用管理模块，包括业务指令上下行传输单元、任务编排调度单元、应用部署和生命周期管理单元，用于起到边缘侧的数据上传作用；
平台管理模块，包括虚拟化平台管理单元和运维管理单元，用于起到轮胎工业互联网平台的模型下发作用；
智能模块，包括边云协同单元、建模工具单元、数据聚合单元、数据分析单元和异构智能单元，用于起到轮胎工业互联网平台的微服务下发作用。
本技术方案中，业务指令上下行传输单元用于平台与现场设备之间的指令传输和交互；任务编排调度单元用于任务的调度和执行，包括任务的分解、优先级设置、执行顺序；应用部署和生命周期管理单元用于整个生命周期管理。虚拟化平台管理单元用于平台的虚拟化管理和资源分配；运维管理单元包括平台的安全性管理、稳定性管理、性能管理，用于对平台的各种指标的监控、报警、优化。边云协同单元用于边缘设备和云平台之间的协同工作，包括任务的分配、数据的传输；建模工具单元提供建模工具以便于用户构建自定义的模型；数据聚合单元用于数据的聚合和整合，以便于提供更全面和综合的数据分析；数据分析单元用于对数据进行深入的分析，以便于提取有价值的信息或知识；异构智能单元用于不同类型的智能算法或技术的集成和应用，包括机器学习、深度学习、自然语言处理。
本发明的技术方案为：
一种轮胎工业互联网边缘控制方法，采用上述的轮胎工业互联网边缘控制设备，包括如下步骤：
S1、边缘控制系统将跟设备相关的数据采集到智能装备软件平台和轮胎工业互联网平台，然后进行处理，包括如下小步：
S11、内网中的设备本体将数据采集到智能装备软件平台；
S12、外围辅助设备将数据采集到智能装备软件平台；
S13、其他生产环节将数据采集到智能装备软件平台；
S2、将数据采集到边缘控制系统上，在平台上通过大数据处理和AI算法模型迭代出具有反向优化设备运行的策略，同时通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警，包括如下小步：
S21、外网中的轮胎工业互联网平台通过大数据处理和AI算法模型迭代出策略并反馈给智能装备软件平台；
S22、内网中的智能装备软件平台通过数据分析并反馈控制设备本体、外围辅助设备和其他生产环节；
S23、内网中的智能装备软件平台通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警；
S3、将边缘控制系统AI算法模型迭代出的控制策略反向优化设备运行，实现设备的自决策、自适应，达到设备智能化的目的，包括如下小步：
S31、边缘控制系统基于大数据处理和AI算法，迭代出的控制策略输出至轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台上；
S32、将优化后的生产策略反向输出至轮胎智能设备上；
S33、轮胎智能设备自动识别多种任务，根据优化后的生产策略自动适应任务变化，根据外部环境变化自动调整参数，达到设备智能化。
本技术方案通过数据采集、数据处理和优化控制，实现轮胎智能设备的智能化，提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并确保系统的可靠性和安全性。
在其中一些实施例中，所述步骤S1中，设备本体包括装备侧接口，具备支持连接PLC、现场设备、边缘控制器的用户侧接口，包括USB或串行接口；具备以太网接口，现有设备能进行接口改造和开放数据；
轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台包括网络侧接口，具备支持连接边缘云、中心云、电信网的网络侧接口，包括以太网、蜂窝网、5G网络接口。
在其中一些实施例中，所述步骤S3中，轮胎智能设备上的算法模型得到的优化后的生产策略，包括产线级IO控制的阀岛/变频器/机器人控制器、产线PLC内部及轮胎智能装备内部IO控制的阀岛/变频器，数据报文周期小于20ms。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)通过实现边缘计算、连接现场设备和信息化系统，支持分布式或集中式部署以及包括边缘控制器、边缘网关和边缘云等组件来提高轮胎制造过程的智能化水平，优化生产效率和质量；
(2)通过数据采集、数据处理和优化控制，实现轮胎智能设备的智能化，提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并确保系统的可靠性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的边缘控制系统架构图。
图2是本发明的边缘控制的功能架构图。
图3是本发明的边缘控制数据处理流程图。
图4是本发明的边缘控制反馈控制图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，本领域普通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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种轮胎工业互联网边缘控制设备，包括基于轮胎工业互联网的边缘控制系统，边缘控制系统用于将现场设备、信息化系统采集到边缘侧，边缘侧对数据进行处理并传递至轮胎工业互联网云平台。
边缘控制系统包括分布式或集中式部署的边缘控制器、边缘网关和边缘云。
如图1所示，边缘控制器，用于工业互联网边缘侧连接各种现场设备，进行工业协议的转换和适配，统一接入到边缘计算网络中，并将设备功能以服务的形式进行封装，实现物理上和逻辑上生产设备之间通信连接；边缘控制器包括工控机和/或基于计算机架构的PLC，根据工厂的性能需要，进行不同的配置选择；
如图1所示，边缘网关，用于边缘计算、机器视觉、现场数据采集、工业协议解析能力，其适应工业现场复杂恶劣环境，满足控制器、工业机器人、智能传感器的接入和数据解析的需求，支持边缘端数据运算及通过互联网推送数据到轮胎工业互联网平台；边缘网关包括工业智能网关；
如图1所示，边缘云，用于实现边缘侧管理功能，是边缘侧单个或若干个分布式协同的服务器，通过本地部署的应用实现特定功能，提供弹性扩展的网络、计算、存储能力，满足可靠性、实时性、安全性需求，是实现IT技术与OT技术深度融合的重要纽带。
本技术方案通过将现场设备的数据采集到边缘侧，然后对这些数据进行处理，最后将处理后的数据传递到云平台，以便进行大数据处理和AI计算分析，从而满足工业互联网场景下的各种需求。边缘控制器是控制系统的重要组成部分，可以连接各种现场设备，并且将这些设备的协议进行转换和适配，使得这些设备可以统一接入到边缘侧中；边缘网关也是控制系统的重要组成部分，可以用于边缘计算、机器视觉、现场数据采集、工业协议解析等功能，还可以支持边缘端的数据运算，并且通过互联网将这些数据推送到轮胎工业互联网平台；边缘云是实现控制系统的重要部分，可以用于实现边缘侧的管理功能，可以提供弹性扩展的网络、计算、存储等功能。综上，通过实现边缘计算、连接现场设备和信息化系统，支持分布式或集中式部署以及包括边缘控制器、边缘网关和边缘云等组件来提高轮胎制造过程的智能化水平，优化生产效率和质量。
如图1所示，所述边缘控制系统的分布式部署，是指将边缘控制器和边缘网关与HMI集成在一台工控机上，边缘控制器和边缘网关组成了边缘控制的核心功能；边缘云根据工厂智能装备的规模进行部署，分为产线级部署、车间级部署、工厂级部署。产线级部署是指在单个生产线或生产流程上部署边缘控制系统，优点是可以快速地对单个生产线进行调整和优化，适用于生产流程相对固定和标准化的场景；车间级部署是指在单个车间或生产区域内部署边缘控制系统，优点是实现不同生产线之间的协调和集成，从而提高整个车间的生产效率；工厂级部署是指在整个工厂范围内部署边缘控制系统，优点是实现不同车间之间的协调和集成，从而提高整个工厂的生产效率。
如图1所示，所述边缘控制系统的集成式部署，是指将边缘控制器、边缘网关和边缘云三部分集成在一台工控机上就近部署。相对于分布式部署，集成式部署具有响应速度快、实时性高、可靠性高和维护方便的优点。工控机集成边缘控制器、边缘网关和边缘云三部分，通过在更靠近现场设备部署边缘节点进行本地化的感知、决策、控制、分析一体化，可在降低网络需求的同时提高响应实时性，从而有效提高轮胎工业互联网平台的处理能力。
如图1所示，所述边缘控制系统，根据工厂的情况部署其中一层或若干层，部署其中一层或若干层的目的是提高边缘控制系统的接口能力和计算能力，并提高边缘控制系统的适用性。发展云-边-端一体化平台成为轮胎工业互联网平台的新方向。
如图1所示，所述边缘控制器包括如下部件：网络模块，包括协议转换单元、TSN单元和设备接入单元，用于起到现场设备的数据采集作用；开发模块，包括编辑开发环境单元、算法功能率单元和策略执行单元，用于起到边缘侧的控制输出作用；控制模块，包括PLC控制单元和运动控制单元，用于起到信息化系统的数据采集作用。协议转换单元用于将各种不同的设备协议转换为统一的通信协议，以便于数据交换；TSN(时间感知网络)单元用于确保数据在特定时间点进行传输；设备接入单元可能用于从各种设备中收集数据。编辑开发环境单元用于编写和测试用于边缘设备的代码；算法功能率单元用于开发和测试优化算法，更好的处理或分析收集到的数据，以优化系统性能；策略执行单元用于汇集执行这些策略的逻辑和机制。PLC控制单元用于处理和分析收集得到的数据，并控制运动控制单元的动作；运动控制单元用于物流系统、流水线的运动。
如图1所示，所述边缘网关包括如下部件：设备管理模块，包括访问授权单元、通讯管理单元和设备注册管理单元，用于连接网络模块和业务应用管理模块；存储模块，包括数据采集单元、边缘存储单元和数据预处理单元，用于连接开发模块和平台管理模块；计算模块，包括嵌入式实时操作系统单元、日志管理单元、轻量级容器单元、数据分析单元和边缘智能单元，用于连接控制模块和智能模块。访问授权单元用于现场设备的身份验证和权限管理，确保只有授权的现场设备可以访问网络模块和业务应用管理模块；通讯管理单元用于现场设备或设备类别的管理，例如监控其状态、收集性能；数据采集单元用于从边缘侧收集数据；边缘存储单元用于边缘侧的数据存储和管理，包括数据的持久化存储、备份、恢复等；数据预处理单元用于对收集到的数据进行一些预处理操作，例如去噪、格式化、聚合等。嵌入式实时操作系统单元用于实时数据处理和响应；日志管理单元用于系统或应用程序日志的收集、处理和管理，以便于问题追踪、性能监控等；轻量级容器单元用于打包、部署和管理应用程序或服务；数据分析单元用于对收集到的数据进行深入的分析，以提取有价值的数据；边缘智能单元用于人工智能和机器学习算法的应用，得到优化后的决策。
如图1所示，所述边缘云包括如下部件：业务应用管理模块，包括业务指令上下行传输单元、任务编排调度单元、应用部署和生命周期管理单元，用于起到边缘侧的数据上传作用；平台管理模块，包括虚拟化平台管理单元和运维管理单元，用于起到轮胎工业互联网平台的模型下发作用；智能模块，包括边云协同单元、建模工具单元、数据聚合单元、数据分析单元和异构智能单元，用于起到轮胎工业互联网平台的微服务下发作用。业务指令上下行传输单元用于平台与现场设备之间的指令传输和交互；任务编排调度单元用于任务的调度和执行，包括任务的分解、优先级设置、执行顺序；应用部署和生命周期管理单元用于整个生命周期管理。虚拟化平台管理单元用于平台的虚拟化管理和资源分配；运维管理单元包括平台的安全性管理、稳定性管理、性能管理，用于对平台的各种指标的监控、报警、优化。边云协同单元用于边缘设备和云平台之间的协同工作，包括任务的分配、数据的传输；建模工具单元提供建模工具以便于用户构建自定义的模型；数据聚合单元用于数据的聚合和整合，以便于提供更全面和综合的数据分析；数据分析单元用于对数据进行深入的分析，以便于提取有价值的信息或知识；异构智能单元用于不同类型的智能算法或技术的集成和应用，包括机器学习、深度学习、自然语言处理。
实施例2
在实施例1基础上，如图2至图4所示，本实施例提供了一种轮胎工业互联网边缘控制方法，包括如下步骤：
S1、边缘控制系统将跟设备相关的数据采集到智能装备软件平台和轮胎工业互联网平台，然后进行处理，包括如下小步：
S11、内网中的设备本体将数据采集到智能装备软件平台；
S12、外围辅助设备将数据采集到智能装备软件平台；
S13、其他生产环节将数据采集到智能装备软件平台；
S2、将数据采集到边缘控制系统上，在平台上通过大数据处理和AI算法模型迭代出具有反向优化设备运行的策略，同时通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警，包括如下小步：
S21、外网中的轮胎工业互联网平台通过大数据处理和AI算法模型迭代出策略并反馈给智能装备软件平台；
S22、内网中的智能装备软件平台通过数据分析并反馈控制设备本体、外围辅助设备和其他生产环节；
S23、内网中的智能装备软件平台通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警；
S3、将边缘控制系统AI算法模型迭代出的控制策略反向优化设备运行，实现设备的自决策、自适应，达到设备智能化的目的，包括如下小步：
S31、边缘控制系统基于大数据处理和AI算法，迭代出的控制策略输出至轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台上；
S32、将优化后的生产策略反向输出至轮胎智能设备上；
S33、轮胎智能设备自动识别多种任务，根据优化后的生产策略自动适应任务变化，根据外部环境变化自动调整参数，达到设备智能化。
本技术方案通过数据采集、数据处理和优化控制，实现轮胎智能设备的智能化，提高生产效率、降低成本、提高产品质量，并确保系统的可靠性和安全性。
在其中一些实施例中，所述步骤S1中，设备本体包括装备侧接口，具备支持连接PLC、现场设备、边缘控制器的用户侧接口，包括USB或串行接口；具备以太网接口，现有设备能进行接口改造和开放数据；轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台包括网络侧接口，具备支持连接边缘云、中心云、电信网的网络侧接口，包括以太网、蜂窝网、5G网络接口。
在其中一些实施例中，所述步骤S3中，轮胎智能设备上的算法模型得到的优化后的生产策略，包括产线级IO控制的阀岛/变频器/机器人控制器、产线PLC内部及轮胎智能装备内部IO控制的阀岛/变频器，数据报文周期小于20ms。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，包括基于轮胎工业互联网的边缘控制系统，边缘控制系统包括分布式或集中式部署的边缘控制器、边缘网关和边缘云，其中：
边缘控制器，用于工业互联网边缘侧连接各种现场设备，进行工业协议的转换和适配，统一接入到边缘计算网络中，并将设备功能以服务的形式进行封装，实现物理上和逻辑上生产设备之间通信连接；边缘控制器包括工控机和/或基于计算机架构的PLC，根据工厂的性能需要，进行不同的配置选择；
边缘网关，用于边缘计算、机器视觉、现场数据采集、工业协议解析能力，其适应工业现场复杂恶劣环境，满足控制器、工业机器人、智能传感器的接入和数据解析的需求，支持边缘端数据运算及通过互联网推送数据到轮胎工业互联网平台；边缘网关包括工业智能网关；
边缘云，用于实现边缘侧管理功能，是边缘侧单个或若干个分布式协同的服务器，通过本地部署的应用实现特定功能，提供弹性扩展的网络、计算、存储能力，是实现IT技术与OT技术深度融合的重要纽带。
2.如权利要求1所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘控制系统的分布式部署，是指将边缘控制器和边缘网关与HMI集成在一台工控机上，边缘控制器和边缘网关组成了边缘控制的核心功能；边缘云根据工厂智能装备的规模进行部署，分为产线级部署、车间级部署、工厂级部署。
3.如权利要求1所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘控制系统的集成式部署，是指将边缘控制器、边缘网关和边缘云三部分集成在一台工控机上就近部署。
4.如权利要求2或3所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘控制系统，根据工厂的情况部署其中一层或若干层。
5.如权利要求4所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘控制器包括如下部件：
网络模块，包括协议转换单元、TSN单元和设备接入单元，用于起到现场设备的数据采集作用；
开发模块，包括编辑开发环境单元、算法功能率单元和策略执行单元，用于起到边缘侧的控制输出作用；
控制模块，包括PLC控制单元和运动控制单元，用于起到信息化系统的数据采集作用。
6.如权利要求4所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘网关包括如下部件：
设备管理模块，包括访问授权单元、通讯管理单元和设备注册管理单元，用于连接网络模块和业务应用管理模块；
存储模块，包括数据采集单元、边缘存储单元和数据预处理单元，用于连接开发模块和平台管理模块；
计算模块，包括嵌入式实时操作系统单元、日志管理单元、轻量级容器单元、数据分析单元和边缘智能单元，用于连接控制模块和智能模块。
7.如权利要求4所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，所述边缘云包括如下部件：
业务应用管理模块，包括业务指令上下行传输单元、任务编排调度单元、应用部署和生命周期管理单元，用于起到边缘侧的数据上传作用；
平台管理模块，包括虚拟化平台管理单元和运维管理单元，用于起到轮胎工业互联网平台的模型下发作用；
智能模块，包括边云协同单元、建模工具单元、数据聚合单元、数据分析单元和异构智能单元，用于起到轮胎工业互联网平台的微服务下发作用。
8.一种轮胎工业互联网边缘控制方法，采用如权利要求1-7任意一项所述的轮胎工业互联网边缘控制设备，其特征在于，包括如下步骤：
S1、边缘控制系统将跟设备相关的数据采集到智能装备软件平台和轮胎工业互联网平台，然后进行处理，包括如下小步：
S11、内网中的设备本体将数据采集到智能装备软件平台；
S12、外围辅助设备将数据采集到智能装备软件平台；
S13、其他生产环节将数据采集到智能装备软件平台；
S2、将数据采集到边缘控制系统上，在平台上通过大数据处理和AI算法模型迭代出具有反向优化设备运行的策略，同时通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警，包括如下小步：
S21、外网中的轮胎工业互联网平台通过大数据处理和AI算法模型迭代出策略并反馈给智能装备软件平台；
S22、内网中的智能装备软件平台通过数据分析并反馈控制设备本体、外围辅助设备和其他生产环节；
S23、内网中的智能装备软件平台通过软、硬件对智能装备的运行状态进行监控和报警；
S3、将边缘控制系统AI算法模型迭代出的控制策略反向优化设备运行，实现设备的自决策、自适应，达到设备智能化的目的，包括如下小步：
S31、边缘控制系统基于大数据处理和AI算法，迭代出的控制策略输出至轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台上；
S32、将优化后的生产策略反向输出至轮胎智能设备上；
S33、轮胎智能设备自动识别多种任务，根据优化后的生产策略自动适应任务变化，根据外部环境变化自动调整参数，达到设备智能化。
9.如权利要求8所述的轮胎工业互联网边缘控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，设备本体包括装备侧接口，具备支持连接PLC、现场设备、边缘控制器的用户侧接口，包括USB或串行接口；具备以太网接口，现有设备能进行接口改造和开放数据；
轮胎工业互联网平台、智能装备软件平台包括网络侧接口，具备支持连接边缘云、中心云、电信网的网络侧接口，包括以太网、蜂窝网、5G网络接口。
10.如权利要求8所述的轮胎工业互联网边缘控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，轮胎智能设备上的算法模型得到的优化后的生产策略，包括产线级IO控制的阀岛/变频器/机器人控制器、产线PLC内部及轮胎智能装备内部IO控制的阀岛/变频器，数据报文周期小于20ms。
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2023
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