CN117714258A - 面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法和网关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法和网关，涉及制造运营管理技术领域，方法包括：通过适配器接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据；将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至制造运营管理系统，以使制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。本发明，既能够减少针对不同供应商、不同型号的设备的系统集成的定制化的代码开发量，便于后期代码维护，又能够提高调试过程效率，能够进一步提高制造运营管理系统中设备集成相关功能的开发效率。

Description

面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法和网关

技术领域

本发明涉及制造运营管理技术领域，尤其涉及一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法和网关。

背景技术

制造运营管理系统的应用与实施过程中，与生产现场设备的集成互联必不可少，由于生产现场需要进行集成的设备种类繁多，供应商与接口方式等有着很大的差异性，导致大部分企业在进行制造运营管理系统的设计与开发过程中，需要针对不同供应商、不同型号的设备的系统集成进行大量定制化的代码开发。这样的开发方式会导致系统代码逻辑混乱与结构复杂，可维护程度不高；同时也会出现重复开发现象，开发效率低下；另外，由于上层应用与底层设备没有实现隔离与解耦，导致开发过程中要求开发人员了解设备的相关知识，调试过程效率不高，无法进一步提高制造运营管理系统中设备集成相关功能的开发效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，具体提供了一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法和网关，具体如下：

1)第一方面，本发明提供一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，具体技术方案如下：

通过适配器接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据；

将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至制造运营管理系统，以使制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。

本发明提供的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法的有益效果如下：

一方面，使企业在进行制造运营管理系统的设计与开发过程中，能够使用适配器接口标准，减少针对不同供应商、不同型号的设备的系统集成的定制化的代码开发量，便于后期代码维护；另一方面，提出适配器接口标准，使上层应用与底层设备实现隔离与解耦，在进行制造运营管理系统的设计与开发过程中，不需要开发人员了解设备的相关知识，调试过程效率高，能够进一步提高制造运营管理系统中设备集成相关功能的开发效率。

在上述方案的基础上，本发明的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法还可以做如下改进。

进一步，将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，包括：

解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

按照适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到符合适配器接口标准的数据。

进一步，还包括：通过适配器接收制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

进一步，适配器的数量为至少一个。

2)第二方面，本发明还提供一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，具体技术方案如下：

包括适配器和服务器；

适配器用于：接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据，并发送至服务器；

服务器用于：将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至制造运营管理系统，以使制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。

在上述方案的基础上，本发明的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关还可以做如下改进。

进一步，服务器具体用于：

解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

按照适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到符合适配器接口标准的数据。

进一步，适配器还用于：接收制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

进一步，适配器的数量为至少一个。

3)第三方面，本发明还提供一种计算机设备，计算机设备包括处理器，处理器与存储器耦合，存储器中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机设备实现上述任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。

4)第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现上述任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。

需要说明的是，本发明的第二方面至第四方面的技术方案及对应的可能的实现方式所取得的有益效果，可以参见上述对第一方面及其对应的可能的实现方式的技术效果，此处不再赘述。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法的流程示意图；

图2为设备透明网关的分层架构示意图；

图3为实现基面向制造运营管理系统的设备透明网关的设计与开发的流程图；

图4为适配器通用接口规范的代码；

图5为设备参数结构的示意图；

图6为适配器实例化开发说明的示意图；

图7为设备参数实例化界面；

图8为制造运营管理系统的应用页面；

图9为本发明实施例的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，包括如下步骤：

S1、通过适配器接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据；

S2、将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至制造运营管理系统，以使制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作，如进行数据分析和数据展示等。

本发明实施例的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，一方面，使企业在进行制造运营管理系统的设计与开发过程中，能够使用适配器接口标准，减少针对不同供应商、不同型号的设备的系统集成的定制化的代码开发量，便于后期代码维护；另一方面，提出适配器接口标准，使上层应用与底层设备实现隔离与解耦，在进行制造运营管理系统的设计与开发过程中，不需要开发人员了解设备的相关知识，调试过程效率高，能够进一步提高制造运营管理系统中设备集成相关功能的开发效率。

可选地，S2中，将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，包括：

S20、解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

S21、按照适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到符合适配器接口标准的数据。

其中，每个设备的运行数据包括：每个运行参数对应的值，例如，制造运营管理系统管理的设备包括：制热设备，制热设备的运行参数包括介质温度、输出流量和加热速度等，可根据将制热设备的运行参数中的至少一个运行参数作为制热设备的目标运行参数，目标运行参数对应的值即为目标运行参数数据。

可选地，在上述技术方案中，还包括：

S3、通过适配器接收制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

可选地，在上述技术方案中，适配器的数量为至少一个。

在另外一个实施例中，通过提出设备透明网关的设计和开发方式，简化制造运营管理系统与设备集成的过程，借助信息系统的集成及相关存储介质，实现基面向制造运营管理系统的设备透明网关的设计与开发，本方法将透明设备网关开发过程分为分层架构搭建、适配器接口规范定义、参数抽象与适配器实例化、设备参数实例配置、系统调用五个阶段，如图2和图3所示，具体地：

1)分层架构搭建：将面向制造运营管理系统中的设备透明网关系统进行了如下划分：

①设备层：包括制造运营管理系统关联的设备，涵盖了不同的底层设备，例如，设备层包括PLC、仪表、工控机等一系列设备，同时明确了需要进行的集成需求，包括实时数据采集、参数指令下发；

②适配器层：位于边缘侧，定义一组标准的设备接口，可以通过基于组态软件、DNC/MDC、OPC UA、第三方数据源等多种接口方式进行互通互联，以适配模示例和参数化的抽象方法实现不同类型设备的适配器具体实现；应用层通过适配器层提供的统一设备接口实现与设备的连接，应用层不再需要了解设备底层及各种组态软件的原理，可以更方便的实现制造运营管理系统应用层对于设备管控相关操作。

2)适配器接口规范即适配器接口标准定义：

本方法定义一套标准的适配器接口规范即适配器接口标准，通过对于应用层需求的抽象与汇总，定义出一系列设备网关需要对外提供的面向所有设备的普遍适用的接口，包括接口命名、接口输入、接口输出、异常处理等规范；设备网关内部通过对底层不同调用方式的封装，并通过对于不同类型设备参数的抽象与汇总，通过统一的网关配置文件实现应用层和底层设备连接隔离，使应用层只关注接口的调用而无需关注底层设备如何连接，网关配置文件还对无语义的参数变量赋予了语义化，更利于后续的数据分析和展示，适配器通用接口规范的代码如图4所示。

3)参数抽象与适配器实例化：

本方法针对每种设备类型的具体参数配置需求，提供了一套“域-设备-参数”的三层参数结构，可以灵活的根据需要的参数指标，进行参数的抽象与汇总，形成每种设备类型指定适配器实例的参数配置结构标准，如图5所示。

基于上一步定义的接口规范，本方法通过基于组态软(KingScada、Fameview、KEPware)、DNC/MDC(CIMCO、CAXA、Extech)、OPC UA(支持OPC UA协议的设备)、第三方数据源(通过网络接口、Http协议以及MQTT协议等与第三方系统完成数据对接)等多种方式实现与底层异构设备的连接，实现业界主流的种类设备集成和管理，进而满足应用层面对于实时采集设备上的数据，并通过参数数据下发间接的对设备的相关控制，同时为设备管理等其余模块提供统一的设备操作相关接口。对于现有系统已经实现的设备适配器，可以直接进行应用；对于超出现有集成方式的新增种类的设备，通过实现系统自定义的适配器接口，进行动态的扩展，从而实现了应用层与设备层的解耦，同时提高开发与调试的效率，适配器实例化开发说明如图6所示。

4)设备参数实例配置：

本方法提供一系列的界面化操作与相对应的存储方式，实现具体设备类下单独设备对象的设备适配器参数实例化配置，不同的设备可以根据具体的对外连接驱动程序采用不同的域采集软件进行采集和监控，同一台设备可以同时被多个不同的域采集软件监控，每一台设备可以根据要监控的参数指标，配置多个不同种类的参数，经过参数实例化的设备可以通过适配器进行具体的接口调用，从而向应用层提供数据、向设备层下发指令，设备参数实例化界面如图7所示。

5)系统调用：基于本方法构建的设备透明网关，可以通过应用服务器将采集到的数据，可以在制造运营管理系统应用层中进行多方面的应用，制造运营管理系统的应用页面如图8所示，例如：

①以图表形式直观的进行数据的展示、分析、诊断，让企业用户能及时的了解设备状态、开关机时长、运行速度等实时运行数据以及设备综合效率OEE统计等数据、通过对历史数据的趋势分析，可以更好的帮助企业及时发现在过去一段时间内生产过程中存在的问题。

②实时接收设备上的报警数据，通过异常通知、大屏、看板等方式，及时将设备故障灯报警事件及时通知给相关的人员进行处理，为企业的生产过程安全稳定进行提供必要的保障。通过本方法构建的设备透明网关系统与底层异构设备相连，完成了制造运营管理系统与设备的互联，提高了系统开发与测试效率，优化了代码结构与可维护性，实现了对异构设备的管理、控制、故障预警、异常报警、设备数据实时采集、历史数据趋势分析。

本发明的有益效果如下：

1)隔离与解耦：通过适配器模式与参数化构建，实现底层设备与上层应用的隔离，实现了现场端与系统应用的解构，提高了系统的灵活性和可配置性，降低了对开发人员的设备相关知识的要求，提高了开发效率、测试效率和部署效率；

2)抽象与复用：对于不同连接方式的适配器抽象、对于设备类型的参数抽象，均可以在其他项目中进行复用，同时客户开发人员可以基于适配器接口规范进行适配器自定义开发、或者基于适配器接口规范进行应用层的开发，从而提高整个生态的开发效率和参与度，实现业务知识的分享与传播。

本发明的任务是基于面向接口的设计和用户可配置理念，基于高内聚、低耦合、易扩展等设计原则，融入适配器模式等软件开发模式，借助信息系统的抽象和封装方法，提供实现面向制造运营管理系统的设备透明网关的设计与研发方法。在本方法中，首先定义分层架构的设计方法，将设备接口层、适配器层、应用层进行明确的划分，之后定义一套普遍适用的适配器接口标准，进而实现适配器的实例化与面向不同类型的设备接口进行参数化的抽象，基于接口规范与参数规范实现具体设备层面的实例化实现，最终在制造运营管理系统的应用层面进行调用。通过调用适配器接口的方式与底层设备实现逻辑层面和物理层面的隔离，实现设备与应用的解耦，提高系统的灵活性与开发效率。最终实现不同类型、不同厂商的现场端设备在制造运营管理系统中的无缝接入。

在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本发明给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。

本发明实施例的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，包括适配器和服务器；

适配器用于：接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据，并发送至服务器；

服务器用于：将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至制造运营管理系统，以使制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。

可选地，在上述技术方案中，服务器具体用于：

解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

按照适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到符合适配器接口标准的数据。

可选地，在上述技术方案中，适配器还用于：接收制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

可选地，在上述技术方案中，适配器的数量为至少一个。

需要说明的是，上述实施例提供的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关的有益效果与上述一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法的有益效果相同，在此不再赘述。此外，上述实施例提供的系统在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统根据实际情况划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统与方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，在此不再赘述。

如图9所示，本发明实施例的一种计算机设备300，计算机设备300包括处理器320，处理器320与存储器310耦合，存储器310中存储有至少一条计算机程序330，至少一条计算机程序330由处理器320加载并执行，以使计算机设备300实现上述任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，具体地：

计算机设备300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或多个处理器320(Central Processing Units，CPU)和一个或多个存储器310，其中，该一个或多个存储器310中存储有至少一条计算机程序330，该至少一条计算机程序330由该一个或多个处理器320加载并执行，以使该计算机设备300实现上述实施例提供的任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。当然，该计算机设备300还可以具有有线或无线网络接口、键盘以及输入输出接口等部件，以便进行输入输出，该计算机设备300还可以包括其他用于实现设备功能的部件，在此不做赘述。

本发明实施例的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现上述任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。

可选地，计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在示例性实施例中，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述任一项面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别类似的对象，而代表对特定的顺序或先后次序进行限定。在适当情况下对于类似的对象的使用顺序可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了图示或描述的顺序以外的顺序实施。

所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品，因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。

可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，其特征在于，包括：

通过适配器接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据；

将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至所述制造运营管理系统，以使所述制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。

2.根据权利要求1所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，其特征在于，将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，包括：

解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

按照所述适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到所述符合适配器接口标准的数据。

3.根据权利要求1所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，其特征在于，还包括：通过适配器接收所述制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

4.根据权利要求1所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法，其特征在于，适配器的数量为至少一个。

5.一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，其特征在于，包括适配器和服务器；

所述适配器用于：接收制造运营管理系统关联的每个设备的运行数据，并发送至所述服务器；

所述服务器用于：将每个设备的运行数据均转为符合适配器接口标准的数据，并发送至所述制造运营管理系统，以使所述制造运营管理系统对接收到的符合适配器接口标准的数据进行操作。

6.根据权利要求5所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，其特征在于，所述服务器具体用于：

解析每个设备的运行数据，得到每个设备的目标运行参数数据；

按照所述适配器接口标准，对每个设备的目标运行参数数据进行拼接，得到所述符合适配器接口标准的数据。

7.根据权利要求5所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，其特征在于，所述适配器还用于：接收所述制造运营管理系统向设备下达的控制指令。

8.根据权利要求5所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关，其特征在于，适配器的数量为至少一个。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器，所述处理器与存储器耦合，所述存储器中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述处理器加载并执行，以使所述计算机设备实现如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以使计算机实现如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种面向制造运营管理系统的透明设备网关处理方法。