CN118034209A - 生产线数据传输方法及架构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生产线数据传输方法及架构，该方法包括：预先确定全域数据结构；接收各编码点设备上传的基于所述全域数据结构构建的数据；根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中，以使生产管理系统通过所述消息队列获取需要的数据。利用本发明方案，可以实现生产数据的高效传输，提升系统的通用性和扩展能力。

Description

生产线数据传输方法及架构

技术领域

本发明涉及数据传输领域，具体涉及一种生产线数据传输方法及架构。

背景技术

在产品生产线中，通常会涉及多种不同类型、不同用途、不同厂家的生产设备，这些生产设备与生产系统的数据交互方式因设备不同而不同，比如有些生产设备通过上位机与生产系统进行数据交互，有些生产设备直接与生产系统进行数据交互，更有一些生产设备直接由单片机与生产系统进行数据交互。

在现有技术中，生产系统需要采用相适配的接口及数据传输方式与底层生产设备进行数据交互，为此，需要针对不同的生产设备编写相应的应用程序，这种方式存在以下问题或不足：

1.接口通讯成本高、扩展性和通用性差：采用接口调用的方式，网络负载和开销大；接口采用个性化结构形式，在编码时需要较大工作量来对接各种个性化的接口；而且一旦生产设备或系统发生变化，则需要对应用程序进行合局修改，扩展性差。

2.接口后期排错困难：在大规模的系统集成和与各类底层系统交互过程中，底层设备没有统一的协议要求，靠底层设备程序实现接口通信，会出现各种调用接口方式和不同数据结构以及不规范日志，如对本身系统不熟悉，导致排查接口错误困难，严重影响系统效率和推广。

3.难以应对大规模、复杂和高速的生产控制需求：对于需要快速处理大量数据的情况，接口调用无法满足需求高效的数字化工厂实现。

发明内容

本发明提供一种生产线数据传输方法及架构，以实现生产数据的高效传输，提升系统的通用性和扩展能力。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种生产线数据传输方法，所述方法包括：

预先确定全域数据结构；

接收各编码点设备上传的基于所述全域数据结构构建的数据；

根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中，以使生产管理系统通过所述消息队列获取需要的数据。

可选地，所述确定全域数据结构包括：对生产域的所有编码点、设备信息、产品信息、工艺信息、数据信息进行统一编码，并根据所述编码确定全域数据结构。

可选地，每个编码点对应一个或多个车间、或者一个或多个设备。

可选地，所述设备信息包括：设备编号、功能码，所述功能码表示设备状态；

所述产品信息包括：产品型号、产品参数；

所述工艺信息包括：工艺参数；

所述数据信息包括：数据类型、数据长度、数据在底层发生时间；所述数据类型包括：十进制、十六进制、ASCII码。

可选地，所述编码点设备包括以下任意一种或多种：单片机、PLC、上位机。

可选地，所述生产管理系统包括一个或多个子系统；

所述方法还包括：

配置编码点与任务的映射关系，根据所述映射关系将所述管理消息添加到消息队列中；

所述子系统根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。

可选地，所述子系统包括以下任意一种或多种：质量子系统、看板子系统、跟踪子系统、订单子系统、出货子系统。

一种生产线数据传输架构，所述架构包括：生产系统、一个或多个编码点设备；

所述编码点设备，用于根据预先确定的全域数据结构构建数据，并通过通信接口将所述数据传输至所述生产系统；

所述生产系统，用于接收所述数据，根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中。

可选地，所述架构还包括：生产管理系统，用于通过所述消息队列获取需要的数据。

可选地，生产管理系统包括一个或多个子系统；

所述生产系统还用于配置编码点与任务的映射关系，根据所述映射关系将所述管理消息添加到消息队列中；

所述子系统，用于根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。

本发明提供的生产线数据传输方法及架构，根据预先确定的全域数据结构构造需要传输的数据及管理消息，可以屏蔽不同系统和设备通信接口之间的差异，简单、方便、高效地实现不同通信接口间的数据传输，提升了系统的通用性和扩展能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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是本发明提供的生产线数据传输方法的一种流程图；

图2是本发明实施例中生产系统与质量管理系统之间数据传输的一种示意图；

图3是本发明提供的生产线数据传输架构的一种结构示意图；

图4是本发明提供的生产线数据传输架构的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。

针对现有的生产线数据传输方案受设备通信接口的影响，需要与通信接口类型深度绑定所存在的问题，本发明提供一种生产线数据传输方法及架构，根据预先确定的全域数据结构构造需要传输的数据及管理消息，通过消息队列的触发方式使生产管理系统获取需要的数据。

如图1所示，是本发明提供的生产线数据传输方法的一种流程图，包括以下步骤：

步骤101，预先确定全域数据结构。

具体地对生产域的所有编码点、设备信息、产品信息、工艺信息、数据信息进行统一编码，并根据所述编码确定全域数据结构。

所述生产域是指生产管理系统需要管理的所有生产领域，比如可以涉及一个或多个生产系统。所述生产系统可以是对应同一产品或多个不同产品的生产环节，对此本发明实施例不做限定。

所述编码点是指需要向生产系统上传数据的点位，比如所述编码点对应一个或多个车间、或者一个或多个设备。

比如，对编码点的统一编码的一种示例如表1所示。

表1

所述设备信息是指编码点的设备的信息，具体可以包括但不限于设备编号和功能码，所述功能码表示设备状态。

比如，对功能码的统一编码的一种示例如表2所示。

表2

所述产品信息可以包括但不限于：产品型号、产品参数等。比如，对产品型号的统一编码的一种示例如表3所示。

表3

所述工艺信息可以包括但不限于：工艺参数等信息。

所述数据信息可以包括但不限于：数据类型、数据长度、数据在底层发生时间等信息。其中，所述数据类型可以包括：十进制、十六进制、ASCII码。

在统一的全域数据结构表达方式中，根据不同情况定义了下层数据的进制，如采用十进制表示，如果编码点设备为单片机，则可以使用十六进制数据。

由于单片机通常使用二进制进行数据处理，而十六进制和二进制之间有一一对应的关系(每4位二进制对应1位十六进制)，因此在单片机编程中，经常使用十六进制来表示和处理数据，以提高代码的可读性和易用性。且十六进制简洁明了，兼容性好、节省空间。在通信、存储等都可以广泛使用。在使用十六进制的底层数据时，上层生产系统可以修改接收到的下层编码点设备发送的数据的数据类型，将其转换为统一的类型后进行传输。

步骤102，接收各编码点设备上传的基于所述全域数据结构构建的数据。

表4示出了基于全域数据结构构建的数据示例。

表4

在本发明实施例中，所有的下位机都采用统一的数据结构形式，相应地，生产系统可以灵活地使用各种框架与下位机进行通信。比如，工控机软件可以与生产系统使用消息队列、接口、Socket等方式进行通信，而单片机、PLC与生产系统则可以使用Socket通信方式实现数据传输。

步骤103，根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中，以使生产管理系统通过所述消息队列获取需要的数据。

生产系统将接收的编码点设备的数据采用消息队列的方式进行传输。具体过程如下：

1.确定编码点映射任务，即确定需要触发程序的编码点。

2.配置编码点和任务的映射关系。比如，编码点和任务的映射关系的一种示例如下表5所示。

表5

3.生成消息队列。

在具体应用中，可以选择适合的消息队列系统，如RabbitMQ、Apache Kafka等。在消息队列中创建一个用于触发程序的消息队列，使生产管理系统读取该消息队列，获取需要的数据。

在本发明实施例中，生产管理系统可以包括一个或多个子系统，比如可以包括但不限于：质量子系统、看板子系统、跟踪子系统、订单子系统等，具体可以根据实现应用需要来确定。

相应地，各子系统根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。

下面以上述表5中编码点对应的消息队列0011000为例，同时参照图2说明数据的传输过程。

如图2所示，生产系统分层构建数据，根据编码点标识消息队列。对应编码点1100的消息队列为0011000，消息队列0011000对应的全域数据如下：

000220001100022130XXXXXYYMMDDHHMMSS104801

生产系统在任务映射表中，根据需求映射任务至质量子系统和看板子系统。

相应地，质量子系统通过消息队列001100，接收到在设备A1生产的产品BXXXX-XX03，接收工艺参数，其值为XXXXXX，时间为YYMMDDHHMMSS；

同时，看板子系统也通过消息队列001100，获取产品质量信息，并更新到看板图表中，比如，实时显示产品工艺参数XXXXX。

相应地，本发明还提供一种生产线数据传输架构，如图3所示，是该架构的一种结构示意图。

参照图3，该生产线数据传输架构包括：生产系统300、一个或多个编码点设备，图3中示出了三种不同类型的编码点设备，即上位机301、设备B302、单片机303。上位机301用于将设备A的数据上传至生产系统300。

该实施例中，所述编码点设备用于根据预先确定的全域数据结构构建数据，并通过通信接口将所述数据传输至所述生产系统300。相应地，生产系统300接收各编码点上传的数据，根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中。

上述不同编码点设备可以将自己需要上传的数据构建为统一的全域数据结构，并通过与设备通信接口相适配的传输方式将数据上传至生产系统300。

不同编码点设备可以采用不同的数据传输方式，比如上位机301可以与生产系统300使用消息队列、接口、Socket等方式进行通信，而设备B和单片机303与生产系统可以使用Socket通信方式上传数据。

如图4所示，在本发明生产线数据传输架构另一非限制性实施例中，还可包括生产管理系统400，用于通过所述消息队列获取需要的数据。

生产管理系统400可以包括一个或多个子系统，比如图4中所示的质量子系统、看板子系统、跟踪子系统等。

该实施例中，所述生产系统300还用于配置编码点与任务的映射关系，根据所述映射关系将所述管理消息添加到消息队列中。

相应地，所述子系统可以根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。

生产系统300通过消息队列方式进行数据传输的具体实现过程可以参照前面本发明方法实施例中的描述，在此不再赘述。

本发明提供的生产线数据传输方法及架构，根据预先确定的全域数据结构构造需要传输的数据及管理消息，可以屏蔽不同系统和设备通信接口之间的差异，简单、方便、高效地实现不同通信接口间的数据传输，提升了系统的通用性和扩展能力，可以高效地完成生产系统对生产的控制。

相应地，本发明实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述方法。

本发明实施例中出现的“多个”是指两个或两个以上。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统，其仅仅是本发明一部分的实施例，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，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生产线数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

预先确定全域数据结构；

接收各编码点设备上传的基于所述全域数据结构构建的数据；

根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中，以使生产管理系统通过所述消息队列获取需要的数据。

2.根据权利要求1所述的生产线数据传输方法，其特征在于，所述确定全域数据结构包括：

对生产域的所有编码点、设备信息、产品信息、工艺信息、数据信息进行统一编码，并根据所述编码确定全域数据结构。

3.根据权利要求2所述的生产线数据传输方法，其特征在于，每个编码点对应一个或多个车间、或者一个或多个设备。

4.根据权利要求2所述的生产线数据传输方法，其特征在于：

所述设备信息包括：设备编号、功能码，所述功能码表示设备状态；

所述产品信息包括：产品型号、产品参数；

所述工艺信息包括：工艺参数；

所述数据信息包括：数据类型、数据长度、数据在底层发生时间；所述数据类型包括：十进制、十六进制、ASCII码。

5.根据权利要求1所述的生产线数据传输方法，其特征在于，所述编码点设备包括以下任意一种或多种：单片机、PLC、上位机。

6.根据权利要求1至5任一项所述的生产线数据传输方法，其特征在于，所述生产管理系统包括一个或多个子系统；

所述方法还包括：

配置编码点与任务的映射关系，根据所述映射关系将所述管理消息添加到消息队列中；

所述子系统根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。

7.根据权利要求6所述的生产线数据传输方法，其特征在于，所述子系统包括以下任意一种或多种：质量子系统、看板子系统、跟踪子系统、订单子系统、出货子系统。

8.一种生产线数据传输架构，其特征在于，所述架构包括：生产系统、一个或多个编码点设备；

所述编码点设备，用于根据预先确定的全域数据结构构建数据，并通过通信接口将所述数据传输至所述生产系统；

所述生产系统，用于接收所述数据，根据接收的数据及所述全域数据结构生成管理消息，并将所述管理消息添加到消息队列中。

9.根据权利要求8所述的生产线数据传输架构，其特征在于，所述架构还包括：

生产管理系统，用于通过所述消息队列获取需要的数据。

10.根据权利要求9所述的生产线数据传输架构，其特征在于，生产管理系统包括一个或多个子系统；

所述生产系统还用于配置编码点与任务的映射关系，根据所述映射关系将所述管理消息添加到消息队列中；

所述子系统，用于根据所述映射关系读取并解析所述消息队列中的管理消息，获取需要的数据。