WO2013185713A2 - 一种工业控制系统和管理装置 - Google Patents

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易兴旺
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Definitions

  • the present invention relates to the field of industrial control, and more particularly to an industrial control system and management device.
  • the control system includes: control equipment, production control objects and industrial field bus.
  • control equipment For small-scale or single-objective production processes, the single-unit control mode is used, that is, one control device controls one production object; for larger-scale or complex-objective production processes, multiple control systems can be used with industrial fieldbus
  • the equipment is connected to achieve a certain scale of network production.
  • control equipment uses intelligent instrumentation.
  • Various real-time data (such as temperature, humidity, voltage, etc.) generated during the production process are transmitted to the control device, calculated by controlling the control program in the device, and then output the control amount. Control the production objects.
  • This traditional industrial networking method and control method has the following shortcomings:
  • the networking mode is concerned, whether it is a single control or a network control through an industrial field bus connection, it is all local network, and various data information is mainly stored locally and transmitted within the local networking range. It is more difficult to achieve larger-scale production control. In addition, there are many types of industrial field buses, and transmission protocols are not the same, making the connection between different industrial networks difficult.
  • the core of the industrial control network is various intelligent instruments and meters, that is, intelligent control devices.
  • the core of intelligent instrumentation is the control program, ie, software. Due to the different control objects, the control data in the intelligent instrument program will be different, which makes the current intelligent control instrument unable to be universalized.
  • the program is mostly solidified in the CPU (Central Processing Unit), it is difficult to upgrade or replace the program in the traditional networking mode.
  • Embodiments of the present invention provide an industrial control system and a management device, which are capable of realizing a large-scale set Group production.
  • An embodiment of the present invention provides an industrial control system, including: a control terminal and a management device;
  • the control terminal is configured to: collect production data of the production object in the production process, send the production data to the management device; receive first control data sent by the management device, and according to the first control data Controlling the production object;
  • the management device is connected to the control terminal through the Internet of Things, and is configured to: receive and store production data sent by the control terminal; and send the control terminal to control the production object First control data.
  • the management device includes: an access terminal, a management platform, and a control model server; the access terminal is configured to: receive production data sent by the control terminal, and send the production data to the management platform ;
  • the management platform is configured to: receive and store production data sent by the access terminal, and send the production data to a control model server corresponding to the control terminal;
  • the control model server is configured to: receive production data sent by the management platform.
  • control model server is further configured to: send the first control data to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive and store first control data sent by the control model server, and send the first control data to the access terminal;
  • the access terminal is further configured to: receive first control data sent by the management platform, and send the first control data to the control terminal.
  • control model server is further configured to: generate second control data that controls the production object according to the received production data, and send the second control data to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive and store second control data sent by the control model server, and send the second control data to the access terminal;
  • the access terminal is further configured to: receive second control data sent by the management platform, and The second control data is sent to the control terminal; and the control terminal is further configured to: control the production object according to the received second control data.
  • control terminal is further configured to: send a data query request to the access terminal;
  • access terminal is further configured to: receive a data query request sent by the control terminal, and send the data query request Sent to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive a data query request sent by the access terminal, and return, to the access terminal, data requested by the data query request;
  • the access terminal is further configured to: receive data returned by the management platform, and return the data to the control terminal.
  • control terminal is further configured to: send a control data update request to the access terminal;
  • the access terminal is further configured to: receive a control data update request sent by the control terminal, and send the control data update request to the management platform;
  • the management platform is further configured to: send the control data update request to the control model server, receive third control data returned by the control model server, and send the third control data to the access Terminal
  • the access terminal is further configured to: receive third control data returned by the management platform, and return the third control data to the control terminal;
  • the control terminal is further configured to: control the production object according to the received third control data.
  • the access terminal is further configured to: send the identifier of the self and the identifier of the control terminal connected to itself to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive and store an identifier of the access terminal and an identifier of a control terminal connected to the access terminal.
  • the access terminal is further configured to: receive an access request that is sent by the control terminal and that carries the identifier of the control terminal, and send the access request to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive an access request sent by the access terminal, perform authentication according to the identifier of the control terminal, and return an access response to the access terminal after the authentication succeeds;
  • the access terminal is further configured to: receive an access response returned by the management platform, and send the access response to the control terminal.
  • control terminal and the access terminal are connected by using a serial bus.
  • the access terminal communicates with the management platform through an Internet of Things universal protocol.
  • the embodiment of the present invention further provides a management apparatus, including: an access terminal, a management platform, and a control model server;
  • the access terminal is configured to: receive production data sent by the control terminal, send the production data to the management platform, and receive a first control sent by the management platform for controlling the production object Data, and transmitting the first control data to the control terminal;
  • the management platform is configured to: receive and store production data sent by the access terminal, and send the production data to a control model server corresponding to the control terminal, and receive and store the location sent by the control model server Determining the first control data, and transmitting the first control data to the access terminal;
  • the control model server is configured to: receive production data sent by the management platform, generate the first control data according to the generated data, and send the first control data to the management platform.
  • control model server is further configured to: generate second control data that controls the production object according to the received production data, and send the second control data to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive and store second control data sent by the control model server, and send the second control data to the access terminal;
  • the access terminal is further configured to: receive second control data sent by the management platform, and send the second control data to the control terminal.
  • the access terminal is further configured to: receive a data query sent by the control terminal, And sending the data query request to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive a data query request sent by the access terminal, and return, to the access terminal, data requested by the data query request;
  • the access terminal is further configured to: receive data returned by the management platform, and return the data to the control terminal.
  • the access terminal is further configured to: receive a control data update request sent by the control terminal, and send the control data update request to the management platform;
  • the management platform is further configured to: send the control data update request to the control model server, receive third control data returned by the control model server, and send the third control data to the access Terminal;
  • the access terminal is further configured to: receive third control data returned by the management platform, and return the third control data to the control terminal.
  • the access terminal is further configured to: send the identifier of the self and the identifier of the control terminal connected to itself to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive and store an identifier of the access terminal and an identifier of a control terminal connected to the access terminal.
  • the access terminal is further configured to: receive an access request that is sent by the control terminal and that carries the identifier of the control terminal, and send the access request to the management platform;
  • the management platform is further configured to: receive an access request sent by the access terminal, perform authentication according to the identifier of the control terminal, and return an access response to the access terminal after the authentication succeeds;
  • the access terminal is further configured to: receive an access response returned by the management platform, and send the access response to the control terminal.
  • the networking mode of the traditional industrial control system is changed, and the Internet of Things is used to replace the traditional industrial network, which makes the networking mode more convenient;
  • the production data is not limited to local storage and Transmission, through the communication network, enables production data to be uploaded to a unified management platform, facilitating unified management, enabling larger-scale cluster production;
  • a unified communication protocol various types of production networks can communicate with each other, which is conducive to the compatibility of production networks.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an industrial control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of data transmission of an industrial control system according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiments of the present invention provide an industrial control system capable of realizing large-scale cluster production in order to solve the problem that the industrial control network is difficult to implement large-scale intelligent control in the related art.
  • the embodiment of the present invention provides an industrial control system for controlling a production object. As shown in FIG. 1, the industrial control system of this embodiment includes: a control terminal 10 and a management device 11;
  • the control terminal 10 is configured to: collect production data of the production object in the production process, send the production data to the management device 11; receive the first control data sent by the management device 11, and control the production object according to the first control data;
  • the management device 11 is connected to the control terminal 10 via the Internet of Things, and is configured to: receive and store the production data transmitted by the control terminal 10; and deliver the first control data for controlling the production object to the control terminal 10.
  • the management device 11 includes:
  • the access terminal 20 is configured to: receive the production data sent by the control terminal 10, and send the production data to the management platform 30;
  • the management platform 30 is configured to: receive and store the production data sent by the access terminal 20, and send the production data to the control model server 40 corresponding to the control terminal 10;
  • the model server 40 is configured to: receive production data transmitted by the management platform 30.
  • the control model server 40 is further configured to: send the first control data to the management platform 30;
  • the management platform 30 is further configured to: receive and store the first control data sent by the control model server 40, and transmit the first control data to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further configured to: receive the first control data transmitted by the management platform 30, and transmit the first control data to the control terminal 10.
  • control model server 40 is further configured to: generate second control data for controlling the production object according to the received production data, and send the second control data to the management platform 30;
  • management platform 30 is further configured to: receive And storing the second control data sent by the control model server 40, and transmitting the second control data to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further configured to: receive the second control data sent by the management platform 30, and send the second control data to the control terminal 10;
  • the control terminal 10 is further arranged to: control the production object based on the received second control data.
  • control terminal 10 is further configured to: send a data query request to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further configured to: receive a data query request sent by the control terminal 10, and send a data query request to the management platform 30;
  • the management platform 30 is further configured to: receive a data query request sent by the access terminal 20, and return data requested by the data query request to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further arranged to: receive data returned by the management platform 30 and return the data to the control terminal 10.
  • control terminal 10 is further configured to: send a control data update request to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further configured to: receive a control data update request sent by the control terminal 10, and send a control data update request to the management Platform 30;
  • the management platform 30 is further configured to: send a control data update request to the control model server 40, receive the third control data returned by the control model server 40, and send the third control data to the access terminal 20;
  • the access terminal 20 is further configured to: receive third control data returned by the management platform 30, and return the third control data to the control terminal 10;
  • the control terminal 10 is further arranged to: control the production object based on the received third control data.
  • the access terminal 20 is further configured to: send its own identity and the identity of the control terminal 10 connected to itself to the management platform 30;
  • the management platform 30 is further arranged to: receive and store the identity of the access terminal 20 and the identity of the control terminal 10 connected to the access terminal 20.
  • the access terminal 20 is further configured to: receive an access request sent by the control terminal 10 carrying the identifier of the control terminal 10, and send the access request to the management platform 30;
  • the management platform 30 is further configured to: receive an access request sent by the access terminal 20, perform authentication according to the identifier of the control terminal 10, and return an access response to the access terminal 20 after the authentication succeeds; and the access terminal 20 further It is set to: receive the access response returned by the management platform 30, and send the access response to the control terminal 10.
  • control terminal 10 and the access terminal 20 can be connected through a serial bus, and the access terminal 20 and the management platform 30 can communicate through the Internet of Things general protocol.
  • the industrial control system of the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to Figs. 1 and 2.
  • the industrial control system of the embodiment of the present invention is divided into a control layer, an access layer, a management layer, and a service layer, and its implementation manner is as follows:
  • the control layer is composed of a number of control terminals 10, each of which assigns a unique peripheral number as its own identification.
  • the control terminal 10 logs in to the access terminal 20, and the plurality of control terminals 10 can access the management platform 30 of the Internet of Things through one access terminal 20 or through multiple access terminals 20, thereby Realize on-site networking.
  • the control mode selected by the control terminal 10 is local control, the control of the production object is completed by the control terminal 10 itself, and the real-time production data (eg, temperature, humidity, voltage, etc.) is periodically passed through the access terminal. 20 is uploaded to the management platform 30 and the control model server 40.
  • control terminal 10 If the mode selected by the control terminal 10 is network control, the control of the production object is completed by the control model server 40, and the control terminal 10 uploads the real-time production data to the control model server 40, and returns control by the control model server 40.
  • the data is supplied to the control terminal 10, the control data includes a control model and parameters in the control model, and the control terminal 10 controls the production object based on the received control model and parameters.
  • the control terminal 10 is responsible for controlling the production object, is not responsible for the process of analyzing, storing and optimizing the control model of the production data, and the production data generated in the production process is input to the control terminal 10, and the control terminal 10 directly calculates the output through the obtained control model. Control the amount and then control the production object. At the same time, these production data will also be sent to the access terminal 20 via the Internet of Things, and finally transmitted by the access terminal 20 to the management platform 30 and the control model server 40.
  • the traditional industrial control system mostly sets the experience value manually, which largely depends on the technical ability of the operator and is time consuming in the production commissioning phase.
  • the control model parameters of the control terminal 10 of the embodiment of the present invention will be directly given by the control model server 40, and the better parameters are calculated and sent to the control terminal 10 according to the feedback of the production data in the debugging production process.
  • the communication between the control terminal 10 and the access terminal 20 can be simply wired and communicated using serial bus transmission.
  • the function of the control terminal 10 is composed of two parts, namely, a basic function part (including human-computer interaction and basic communication, etc.) and a control strategy part (control model and parameters, etc.).
  • the Control Strategy section can download the update control model at any time by requesting the control model server 40.
  • the access layer is composed of the access terminal 20.
  • the access terminal 20 serves as a bridge between the control terminal 10 and the Internet of Things, and integrates the Internet of Things communication protocol, and is responsible for connecting the control terminal 10 to the Internet of Things to realize the Internet of Things and control. Conversion and transmission of protocols between terminals 10.
  • the access terminal 20 also has a unique number as its own identity. When the access terminal 20 logs in to the management platform 30, it transmits its own number and the number of each control terminal 10 connected to itself to the management platform 30 for authentication and recording. In the production process, if there is a newly added control terminal 10, the number of the newly added control terminal 10 can also be sent to the management platform 30 for recording.
  • the access terminal 20 is not responsible for the control process, and is responsible for maintaining the access status of the control terminal 10, the forwarding of messages, and the conversion of protocols.
  • the access terminal 20 supports multiple control terminals 10 to access, and the access terminal 20 and the management platform 30 use the Internet of Things general protocol, and the access terminal 20 encapsulates the data of the control terminal 10 into IoT protocol data for transmission.
  • the management layer is composed of the management platform 30. Its function is to manage all the control terminals and access terminals connected to the Internet of Things. On the management platform, the access terminal 20 and all the controls mounted below can be viewed. Relevant information of the terminal 10, including related control models and parameters, real-time production data, and production operation status.
  • the management platform 30 has the following functions:
  • (1) Data inquiry function Provides access to all the access terminals 20 of the management platform 30 and the operating states, operation states, and access states of the respective control terminals 10 of the subordinates.
  • the query of the real-time production data in the production process of each control terminal 10, the inquiry of the historical production data, and the query of the production process curve are provided.
  • the operator can master the production process information globally through the management platform 30.
  • Control model update prompt function When the management platform 30 finds that a control terminal 10 has an optimizable control model, it may prompt to update.
  • Control mode selection function For some control processes with low real-time requirements, the control terminal 10 can be selected to directly send the production data to the control model server 40, and control according to the control model issued by the control model server 40. For the control process with high real-time requirements, it is optional to control directly through the control terminal 10.
  • This function is responsible for the authentication control model server.
  • the service layer is composed of a plurality of control model servers 40.
  • the control model server 40 is responsible for providing control models.
  • the control models provided by different control model servers 40 are also different.
  • the control terminal 10 can select according to the production objects that are actually controlled by the control terminals.
  • the control model provided by the specific model server 40 is controlled.
  • the control model server 40 is different from the embedded device such as the control terminal 10, and has powerful computing capability, can analyze the collected real-time production data, thereby optimizing the control model provided by itself, and notifying the management platform that there is an update. Control model.
  • the control model server 40 accepts the request from the control terminal 10, issues the control model to which the control terminal 10 belongs, and automatically optimizes the parameters of the control model and delivers the parameters to the control terminal according to the production data reported during the debugging process. 10, the parameters at this time are recorded at the same time. If another control terminal 10 requests the same control model, the control model and the parameters at this time can be directly sent to the control terminals 10.
  • the control terminal 10 periodically uploads real-time production data to the management platform 30 and the control model server 40 during the working process, and controls the model server 40 to perform production data. The analysis is then optimized for the control model. When there is an optimized control model, the results can be notified to the management platform 30 to prompt for an upgradeable control model download.
  • control model server 40 can also control the control terminal 10 by transmitting control models and parameters to the control terminal 10.
  • control terminal 10 replaces the controlled production object
  • the operator can query the control model suitable for the production object through the management platform 30, and replace the control model server 40 corresponding to the control terminal 10 to re-download the control model.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of data transmission of an industrial control system according to an embodiment of the present invention.
  • the control terminal 10 controls the production process of the production object, and acquires production data in the production process.
  • the production data is reported to the access terminal 20, and the access terminal 20 forwards the production data to the management platform 30, and the management platform 30 forwards the production data to the control model server 40 corresponding to the control terminal 10, and the control model server 40 according to the received production.
  • the data is optimized for the parameters of the control model, and the optimized parameters are sent to the management platform 30.
  • the management platform 30 forwards the received parameters to the access terminal 20, and the access terminal 20 sends the received parameters to the control terminal. 10.
  • the control terminal 10 controls the production process of the production object according to the received parameters, and acquires the production data in the production process.
  • the management platform 30 is prompted to have an optimized control model.
  • the control model server 40 can pass through the management platform 30 and the access terminal 20.
  • the optimized control model is sent to the control terminal 10.
  • the embodiment of the invention changes the networking mode of the traditional industrial control system, and replaces the traditional industrial network by using the communication network, so that the networking mode is more convenient; the production data is not limited to local storage and transmission, and the production data is made through the communication network.
  • the use of a unified communication protocol allows various types of production networks to communicate with one another, facilitating compatibility of production networks.
  • control mode of the embodiment of the present invention is different from the control mode of the traditional industrial control system, and the control terminal can apply for downloading and updating the control model to the control model server at any time according to actual needs, thereby expanding versatility and saving cost.
  • control terminal sends the production data to the control module.
  • the server enables the control model server to optimize the control model based on production data for better and more comprehensive control of production.
  • the networking mode is more convenient; the communication data can be uploaded to a unified management platform through the communication network, facilitating unified management, enabling larger-scale cluster production; and using a unified communication protocol. It enables various types of production networks to communicate with each other, which is conducive to the compatibility of production networks.

Abstract

一种工业控制系统和管理装置。所述工业控制系统包括：控制终端和管理装置；其中，所述控制终端设置成：在生产过程中釆集生产对象的生产数据，发送所述生产数据给管理装置；接收所述管理装置发送的第一控制数据，并根据所述第一控制数据对生产对象进行控制；以及所述管理装置通过物联网与所述控制终端相连接，并设置成：接收并存储所述控制终端发送的生产数据；向所述控制终端下发用于对生产对象进行控制的第一控制数据。

Description

一种工业控制系统和管理装置
技术领域
本发明涉及工业控制领域， 特别是指一种工业控制系统和管理装置。
背景技术
目前工业控制领域实现生产过程组网和控制的方式大体描述如下：
1、 控制系统包括： 控制设备、 生产控制对象和工业现场总线。 对于较小 规模或对象单一的生产过程， 釆用单体控制模式， 即， 一台控制设备控制一 个生产对象； 对于较大规模或对象复杂的生产过程， 可釆用工业现场总线将 多台控制设备进行连接， 实现一定规模的组网生产。
2、控制设备大多釆用智能化仪器仪表， 生产过程中产生的各种实时数据 (如， 温度、 湿度、 电压等）传送给控制设备， 通过控制设备内的控制程序 进行计算， 然后输出控制量对生产对象进行控制。
这种传统的工业组网方式和控制方式存在着以下的不足：
1、就组网方式而言， 不管是单一控制还是通过工业现场总线连接进行的 组网控制， 究其根本均属于本地组网， 各种数据信息主要保存在本地并在本 地组网范围内传递， 要实现更大规模的生产控制比较困难。 另外， 工业现场 总线类别繁多， 传输协议也不尽相同， 使得不同工业网络间的联系变得困难。
2、 目前工业控制网络的核心是各种智能仪器仪表，也即，智能控制设备。 而智能仪器仪表的核心则是控制程序， 即， 软件。 由于控制对象不同， 智能 仪表程序中的控制数据也会不同， 这就造成了目前智能控制仪表无法实现通 用化。另夕卜， 由于程序多是固化在 CPU ( Central Processing Unit, 中央处理器 ) 中， 所以在传统组网方式下要对程序进行升级或替换比较困难。
综上所述， 传统的工业控制网络要实现大规模的智能控制比较困难。
发明内容
本发明实施例提供一种工业控制系统和管理装置， 能够实现大规模的集 群生产。
本发明的实施例提供一种工业控制系统， 包括： 控制终端和管理装置； 其中，
所述控制终端设置成： 在生产过程中釆集生产对象的生产数据， 发送所 述生产数据给所述管理装置； 接收所述管理装置发送的第一控制数据， 并根 据所述第一控制数据对所述生产对象进行控制； 以及
所述管理装置通过物联网与所述控制终端相连接， 并设置成： 接收并存 储所述控制终端发送的生产数据； 向所述控制终端下发用于对所述生产对象 进行控制的所述第一控制数据。
可选地， 所述管理装置包括： 接入终端、 管理平台和控制模型服务器； 所述接入终端设置成： 接收所述控制终端发送的生产数据， 将所述生产 数据发送给所述管理平台；
所述管理平台设置成： 接收并存储所述接入终端发送的生产数据， 并将 所述生产数据发送给所述控制终端相对应的控制模型服务器； 以及
所述控制模型服务器设置成： 接收所述管理平台发送的生产数据。
可选地， 所述控制模型服务器还设置成： 向所述管理平台发送所述第一 控制数据；
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第一控 制数据， 并将所述第一控制数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第一控制数据， 并将 所述第一控制数据发送给所述控制终端。
可选地， 所述控制模型服务器还设置成： 根据接收到的生产数据生成对 所述生产对象进行控制的第二控制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述 管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第二控 制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述接入终端；
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第二控制数据， 并将 所述第二控制数据发送给所述控制终端； 以及 所述控制终端还设置成： 根据接收到的第二控制数据对所述生产对象进 行控制。
可选地， 所述控制终端还设置成： 向所述接入终端发送数据查询请求； 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的数据查询请求， 并将 所述数据查询请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的数据查询请求， 向所 述接入终端返回所述数据查询请求所请求查询的数据； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的数据， 并将所述数据 返回给所述控制终端。
可选地， 所述控制终端还设置成： 向所述接入终端发送控制数据更新请 求；
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的控制数据更新请求， 并将所述控制数据更新请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 将所述控制数据更新请求发送给所述控制模型 服务器， 接收所述控制模型服务器返回的第三控制数据， 并将所述第三控制 数据发送给所述接入终端；
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的第三控制数据， 并将 所述第三控制数据返回给所述控制终端； 以及
所述控制终端还设置成： 根据接收到的第三控制数据对所述生产对象进 行控制。
可选地， 所述接入终端还设置成： 将自身的标识以及与自身相连接的控 制终端的标识发送给所述管理平台； 以及
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述接入终端的标识以及与所述接 入终端相连接的控制终端的标识。
可选地， 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的携带有所述 控制终端的标识的接入请求， 并将所述接入请求发送给所述管理平台； 所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的接入请求， 根据所述 控制终端的标识进行鉴权， 并在鉴权成功后向所述接入终端返回接入响应； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的接入响应， 并将所述 接入响应发送给所述控制终端。
可选地， 所述控制终端与所述接入终端之间通过串行总线连接。
可选地， 所述接入终端与所述管理平台之间通过物联网通用协议进行通 信。
本发明实施例还提供一种管理装置， 包括： 接入终端、 管理平台和控制 模型服务器； 其中，
所述接入终端设置成： 接收所述控制终端发送的生产数据， 将所述生产 数据发送给所述管理平台， 接收所述管理平台发送的用于对所述生产对象进 行控制的第一控制数据 , 并将所述第一控制数据发送给所述控制终端；
所述管理平台设置成： 接收并存储所述接入终端发送的生产数据， 并将 所述生产数据发送给所述控制终端相对应的控制模型服务器， 接收并存储所 述控制模型服务器发送的所述第一控制数据 , 并将所述第一控制数据发送给 所述接入终端； 以及
所述控制模型服务器设置成： 接收所述管理平台发送的生产数据， 根据 所述生成数据生成所述第一控制数据， 并向所述管理平台发送所述第一控制 数据。
可选地， 所述控制模型服务器还设置成： 根据接收到的生产数据生成对 所述生产对象进行控制的第二控制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述 管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第二控 制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第二控制数据， 并将 所述第二控制数据发送给所述控制终端。
可选地， 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的数据查询请 求， 并将所述数据查询请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的数据查询请求， 向所 述接入终端返回所述数据查询请求所请求查询的数据； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的数据， 并将所述数据 返回给所述控制终端。
可选地， 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的控制数据更 新请求， 并将所述控制数据更新请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 将所述控制数据更新请求发送给所述控制模型 服务器， 接收所述控制模型服务器返回的第三控制数据， 并将所述第三控制 数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的第三控制数据， 并将 所述第三控制数据返回给所述控制终端。
可选地， 所述接入终端还设置成： 将自身的标识以及与自身相连接的控 制终端的标识发送给所述管理平台； 以及
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述接入终端的标识以及与所述接 入终端相连接的控制终端的标识。
可选地， 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的携带有所述 控制终端的标识的接入请求， 并将所述接入请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的接入请求， 根据所述 控制终端的标识进行鉴权， 并在鉴权成功后向所述接入终端返回接入响应； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的接入响应， 并将所述 接入响应发送给所述控制终端。
本发明的实施例的方案中， 改变了传统工业控制系统的组网模式， 利用 物联网来代替传统的工业网络， 使得组网方式更加方便； 生产过程中， 生产 数据不仅仅局限在本地保存与传输， 通过通信网络， 使生产数据能上传至统 一的管理平台， 方便进行统一管理， 使得更大规模的集群生产成为可能； 使 用统一的通信协议使得各种类型的生产网络可以进行相互通信， 有利于生产 网络的兼容。
附图概述
图 1为本发明实施例的工业控制系统的结构示意图；
图 2为本发明实施例的工业控制系统的数据传输的示意图。
本发明的较佳实施方式
下面将结合附图对本发明实施例进行详细描述。 需要说明的是， 在不冲 突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明的实施例针对相关技术中工业控制网络要实现大规模的智能控制 比较困难的问题， 提供一种工业控制系统， 能够实现大规模的集群生产。 本发明实施例提供了一种工业控制系统， 用于对生产对象进行控制， 如 图 1所示， 本实施例的工业控制系统包括： 控制终端 10和管理装置 11 ; 其 中，
控制终端 10设置成： 在生产过程中釆集生产对象的生产数据， 发送生产 数据给管理装置 11 ; 接收管理装置 11发送的第一控制数据， 并根据第一控 制数据对生产对象进行控制；
管理装置 11通过物联网与控制终端 10相连接， 并设置成： 接收并存储 控制终端 10发送的生产数据； 向控制终端 10下发用于对生产对象进行控制 的第一控制数据。
可选地， 如图 1所示， 管理装置 11包括：
接入终端 20, 其设置成： 接收控制终端 10发送的生产数据， 将生产数 据发送给管理平台 30;
管理平台 30, 其设置成： 接收并存储接入终端 20发送的生产数据， 并 将生产数据发送给控制终端 10相对应的控制模型服务器 40; 以及
控制模型服务器 40, 其设置成： 接收管理平台 30发送的生产数据。 可选地， 控制模型服务器 40还设置成： 向管理平台 30发送第一控制数 据；
管理平台 30还设置成： 接收并存储控制模型服务器 40发送的第一控制 数据， 并将第一控制数据发送给接入终端 20; 以及
接入终端 20还设置成： 接收管理平台 30发送的第一控制数据， 并将第 一控制数据发送给控制终端 10。
可选地， 控制模型服务器 40还设置成： 根据接收到的生产数据生成对生 产对象进行控制的第二控制数据， 并将第二控制数据发送给管理平台 30; 管理平台 30还设置成： 接收并存储控制模型服务器 40发送的第二控制 数据， 并将第二控制数据发送给接入终端 20;
接入终端 20还设置成： 接收管理平台 30发送的第二控制数据， 并将第 二控制数据发送给控制终端 10; 以及
控制终端 10还设置成： 根据接收到的第二控制数据对生产对象进行控 制。
可选地， 控制终端 10还设置成： 向接入终端 20发送数据查询请求； 接入终端 20还设置成： 接收控制终端 10发送的数据查询请求， 并将数 据查询请求发送给管理平台 30;
管理平台 30还设置成： 接收接入终端 20发送的数据查询请求， 向接入 终端 20返回数据查询请求所请求查询的数据； 以及
接入终端 20还设置成： 接收管理平台 30返回的数据， 并将数据返回给 控制终端 10。
可选地， 控制终端 10还设置成： 向接入终端 20发送控制数据更新请求； 接入终端 20还设置成： 接收控制终端 10发送的控制数据更新请求， 并 将控制数据更新请求发送给管理平台 30;
管理平台 30还设置成： 将控制数据更新请求发送给控制模型服务器 40, 接收控制模型服务器 40返回的第三控制数据，并将第三控制数据发送给接入 终端 20; 接入终端 20还设置成： 接收管理平台 30返回的第三控制数据， 并将第 三控制数据返回给控制终端 10; 以及
控制终端 10还设置成： 根据接收到的第三控制数据对生产对象进行控 制。
可选地，接入终端 20还设置成： 将自身的标识以及与自身相连接的控制 终端 10的标识发送给管理平台 30; 以及
管理平台 30还设置成： 接收并存储接入终端 20的标识以及与接入终端 20相连接的控制终端 10的标识。
可选地， 接入终端 20还设置成： 接收控制终端 10发送的携带有控制终 端 10的标识的接入请求， 并将接入请求发送给管理平台 30;
管理平台 30还设置成： 接收接入终端 20发送的接入请求， 根据控制终 端 10的标识进行鉴权， 并在鉴权成功后向接入终端 20返回接入响应； 以及 接入终端 20还设置成： 接收管理平台 30返回的接入响应， 并将接入响 应发送给控制终端 10。
上述方案中， 控制终端 10与接入终端 20之间可以通过串行总线连接， 接入终端 20与管理平台 30之间可以通过物联网通用协议进行通信。
下面结合图 1和图 2对本发明实施例的工业控制系统进行详细介绍。 本发明实施例的工业控制系统分为控制层、 接入层、 管理层和服务层， 其实施方式描述如下：
1、控制层由若干控制终端 10组成， 每个控制终端 10分配唯一的外设编 号作为自身标识。 工业控制系统开始运行时， 控制终端 10登录到接入终端 20, 多个控制终端 10可通过一个接入终端 20, 也可以通过多个接入终端 20 接入到物联网的管理平台 30, 从而实现现场组网。 生产过程中， 如果控制终 端 10选择的控制方式是本地控制， 则对生产对象的控制由控制终端 10 自己 完成， 同时将实时的生产数据（如， 温度、 湿度、 电压等）定期通过接入终 端 20上传到管理平台 30和控制模型服务器 40。如果控制终端 10选择的方式 是网络控制， 则对生产对象的控制由控制模型服务器 40完成， 控制终端 10 将实时的生产数据上传到控制模型服务器 40, 由控制模型服务器 40返回控 制数据给控制终端 10, 控制数据包括控制模型以及控制模型中的参数， 控制 终端 10根据接收到的控制模型及参数对生产对象进行控制。
控制终端 10负责控制生产对象， 不负责对生产数据进行分析、存储和优 化控制模型等过程， 生产过程中产生的生产数据输入控制终端 10, 控制终端 10直接通过得到的控制模型进行计算得到输出的控制量， 然后对生产对象进 行控制。 同时， 这些生产数据也将通过物联网发给接入终端 20, 并由接入终 端 20最终发送到管理平台 30和控制模型服务器 40。 此外， 对于控制模型中 各种参数的设定， 传统工业控制系统中多是通过人工设定经验值， 这很大程 度上取决于操作人员的技术能力， 并且在生产调试阶段很费时间。 而本发明 实施例的控制终端 10的控制模型参数将由控制模型服务器 40直接给出， 同 时根据调试生产过程中的生产数据反馈， 计算得出更优的参数下发至控制终 端 10。
控制终端 10与接入终端 20之间的通信可釆用串行总线传输等简单的布 线及通信方式。 控制终端 10的功能由两部分组成， 即， 基本功能部分（包括 人机交互和基本通信等） 与控制策略部分（控制模型和参数等） 。 控制策略 部分可随时通过向控制模型服务器 40进行申请下载更新控制模型。
2、 接入层由接入终端 20组成， 接入终端 20作为控制终端 10与物联网 之间的桥梁， 集成物联网通信协议， 负责将控制终端 10接入物联网中， 实现 物联网与控制终端 10间协议的转换与传输。 接入终端 20也有唯一编号作为 自身标识， 接入终端 20登录管理平台 30时， 将自身的编号以及与自身连接 的各个控制终端 10的编号发送到管理平台 30进行鉴权和记录。 在生产过程 中， 如果有新加入的控制终端 10, 也可以将新加入的控制终端 10的编号发 往管理平台 30进行记录。
接入终端 20不负责控制过程， 它负责维护控制终端 10的接入状态、 消 息的转发和协议的转换等。 接入终端 20支持多个控制终端 10接入， 接入终 端 20与管理平台 30间釆用物联网通用协议， 接入终端 20将控制终端 10的 数据封装成物联网协议数据进行传输。
3、 管理层由管理平台 30组成， 其作用在于管理所有接入到物联网的控 制终端和接入终端，在管理平台上可查看接入终端 20及下面挂载的所有控制 终端 10的相关信息， 该相关信息包括控制模型及参数、 实时生产数据、 以及 生产运行状态等。
管理平台 30具备以下功能：
( 1 )数据查询功能： 提供接入到管理平台 30的所有接入终端 20及下属 各个控制终端 10的运行状态、 操作状态、 以及接入状态等的查询。 提供各个 控制终端 10生产过程中实时生产数据的查询、 历史生产数据的查询、 以及生 产过程曲线等的查询。 操作人员可以通过管理平台 30全局掌握生产过程信 息。
( 2 )控制模型更新提示功能： 管理平台 30发现某控制终端 10有可优化 的控制模型时， 可提示进行更新。
( 3 )控制模式选择功能： 对于一些实时性要求不高的控制过程， 可选择 控制终端 10将生产数据直接送往控制模型服务器 40, 并根据控制模型服务 器 40下发的控制模型进行控制。 而对于实时性要求高的控制过程， 可选择直 接通过控制终端 10进行控制。
( 4 ) 系统管理功能及账户认证功能： 该功能负责鉴权控制模型服务器
40及控制终端 10是否有权接入物联网等。
4、服务层由若干控制模型服务器 40组成， 控制模型服务器 40负责提供 控制模型， 不同的控制模型服务器 40所提供的控制模型也不相同， 控制终端 10可根据自己实际所控制的生产对象， 选择特定的控制模型服务器 40所提 供的控制模型。 同时， 控制模型服务器 40不同于控制终端 10等嵌入式设备， 其具有强大的计算能力， 能对釆集到的实时生产数据进行分析， 从而优化自 身提供的控制模型， 并通知管理平台有更新的控制模型。
生产过程开始之前， 控制模型服务器 40接受来自控制终端 10的请求， 下发控制终端 10所属的控制模型， 并根据在调试过程中上报的生产数据， 自 动优化控制模型的参数并下发至控制终端 10, 同时记录此时的参数， 如有另 外的控制终端 10请求同样的控制模型，则可直接发送控制模型及此时的参数 给这些控制终端 10。 控制终端 10在工作过程中， 将实时的生产数据定期上 传给管理平台 30及控制模型服务器 40, 控制模型服务器 40对生产数据进行 分析， 然后对控制模型进行优化， 当有优化后的控制模型时， 可将结果通知 给管理平台 30, 以提示有可升级的控制模型下载。
控制模型服务器 40除了优化控制模型外，还可以下发控制模型及参数至 控制终端 10, 对控制终端 10进行控制。
在控制终端 10更换所控制的生产对象后， 操作人员可通过管理平台 30 查询该生产对象所适合的控制模型，并更换该控制终端 10所对应的控制模型 服务器 40, 重新下载控制模型。
图 2为本发明实施例的工业控制系统的数据传输的示意图，如图 2所示， 在工业控制系统开始运行后， 控制终端 10控制生产对象的生产过程， 并获取 生产过程中的生产数据， 将生产数据上报给接入终端 20, 接入终端 20将生 产数据转发给管理平台 30, 管理平台 30将生产数据转发给控制终端 10对应 的控制模型服务器 40, 控制模型服务器 40根据接收到的生产数据对控制模 型的参数进行优化， 并将优化后的参数发送给管理平台 30, 管理平台 30将 接收到的参数转发给接入终端 20, 接入终端 20将接收到的参数下发给控制 终端 10, 控制终端 10根据接收的参数控制生产对象的生产过程， 并获取生 产过程中的生产数据。 当控制模型服务器 40对控制模型进行优化后， 提示管 理平台 30有优化后的控制模型， 管理平台 30接收控制模型的升级的提示之 后，控制模型服务器 40可通过管理平台 30及接入终端 20将优化后的控制模 型下发给控制终端 10。
本发明实施例改变了传统工业控制系统的组网模式， 利用通信网络来代 替传统的工业网络， 使得组网方式更加方便； 生产数据不仅仅局限在本地保 存与传输， 通过通信网络， 使生产数据能上传至统一的管理平台， 方便进行 统一管理， 使得更大规模的集群生产成为可能； 控制终端与接入终端之间、 接入终端与管理平台之间、 以及管理平台与控制模型服务器之间使用统一的 通信协议， 使得各种类型的生产网络可以进行相互通信， 有利于生产网络的 兼容。
另外， 本发明实施例的控制模式与传统工业控制系统的控制模式不同， 控制终端可随时根据实际需要，向控制模型服务器申请下载更新的控制模型， 从而扩展了通用性， 节省了成本。 同时， 控制终端将生产数据发送给控制模 型服务器， 使控制模型服务器能够根据生产数据优化控制模型， 从而更好、 更全面地控制生产。
本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成， 所述程序可以存储于计算机可读存储介质中， 如只读 存储器、 磁盘或光盘等。 可选地， 上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现。 相应地， 上述实施例中的各模块 /单元可以釆用 硬件的形式实现， 也可以釆用软件功能模块的形式实现。 本发明实施例不限 制于任何特定形式的硬件和软件的结合。
以上所述是本发明实施例的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域 的普通技术人员来说， 在不脱离本发明实施例所述原理的前提下， 还可以作 出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
工业实用性
本发明实施例的方案中， 组网方式更加方便； 通过通信网络， 使生产数 据能上传至统一的管理平台， 方便进行统一管理， 使得更大规模的集群生产 成为可能； 以及使用统一的通信协议使得各种类型的生产网络可以进行相互 通信， 有利于生产网络的兼容。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种工业控制系统， 包括： 控制终端和管理装置； 其中，
所述控制终端设置成： 在生产过程中釆集生产对象的生产数据， 发送所 述生产数据给所述管理装置； 接收所述管理装置发送的第一控制数据， 并根 据所述第一控制数据对所述生产对象进行控制； 以及
所述管理装置通过物联网与所述控制终端相连接， 并设置成： 接收并存 储所述控制终端发送的生产数据； 向所述控制终端下发用于对所述生产对象 进行控制的所述第一控制数据。
2、 根据权利要求 1所述的工业控制系统， 其中， 所述管理装置包括： 接 入终端、 管理平台和控制模型服务器；
所述接入终端设置成： 接收所述控制终端发送的生产数据， 将所述生产 数据发送给所述管理平台；
所述管理平台设置成： 接收并存储所述接入终端发送的生产数据， 并将 所述生产数据发送给所述控制终端相对应的控制模型服务器； 以及
所述控制模型服务器设置成： 接收所述管理平台发送的生产数据。
3、 根据权利要求 2所述的工业控制系统， 其中，
所述控制模型服务器还设置成：向所述管理平台发送所述第一控制数据； 所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第一控 制数据， 并将所述第一控制数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第一控制数据， 并将 所述第一控制数据发送给所述控制终端。
4、 根据权利要求 2所述的工业控制系统， 其中，
所述控制模型服务器还设置成： 根据接收到的生产数据生成对所述生产 对象进行控制的第二控制数据，并将所述第二控制数据发送给所述管理平台； 所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第二控 制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述接入终端；
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第二控制数据， 并将 所述第二控制数据发送给所述控制终端； 以及 所述控制终端还设置成： 根据接收到的第二控制数据对所述生产对象进 行控制。
5、 根据权利要求 2所述的工业控制系统， 其中，
所述控制终端还设置成： 向所述接入终端发送数据查询请求；
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的数据查询请求， 并将 所述数据查询请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的数据查询请求， 向所 述接入终端返回所述数据查询请求所请求查询的数据； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的数据， 并将所述数据 返回给所述控制终端。
6、 根据权利要求 2所述的工业控制系统， 其中，
所述控制终端还设置成： 向所述接入终端发送控制数据更新请求； 所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的控制数据更新请求， 并将所述控制数据更新请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 将所述控制数据更新请求发送给所述控制模型 服务器， 接收所述控制模型服务器返回的第三控制数据， 并将所述第三控制 数据发送给所述接入终端；
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的第三控制数据， 并将 所述第三控制数据返回给所述控制终端； 以及
所述控制终端还设置成： 根据接收到的第三控制数据对所述生产对象进 行控制。
7、 根据权利要求 2所述的工业控制系统， 其中，
所述接入终端还设置成： 将自身的标识以及与自身相连接的控制终端的 标识发送给所述管理平台； 以及
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述接入终端的标识以及与所述接 入终端相连接的控制终端的标识。
8、 根据权利要求 7所述的工业控制系统， 其中，
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的携带有所述控制终端 的标识的接入请求， 并将所述接入请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的接入请求， 根据所述 控制终端的标识进行鉴权， 并在鉴权成功后向所述接入终端返回接入响应； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的接入响应， 并将所述 接入响应发送给所述控制终端。
9、 根据权利要求 3所述的工业控制系统， 其中， 所述控制终端与所述接 入终端之间通过串行总线连接。
10、 根据权利要求 3所述的工业控制系统， 其中， 所述接入终端与所述 管理平台之间通过物联网通用协议进行通信。
11、 一种管理装置， 包括： 接入终端、 管理平台和控制模型服务器； 其 中，
所述接入终端设置成： 接收所述控制终端发送的生产数据， 将所述生产 数据发送给所述管理平台， 接收所述管理平台发送的用于对所述生产对象进 行控制的第一控制数据 , 并将所述第一控制数据发送给所述控制终端；
所述管理平台设置成： 接收并存储所述接入终端发送的生产数据， 并将 所述生产数据发送给所述控制终端相对应的控制模型服务器， 接收并存储所 述控制模型服务器发送的所述第一控制数据 , 并将所述第一控制数据发送给 所述接入终端； 以及
所述控制模型服务器设置成： 接收所述管理平台发送的生产数据， 根据 所述生成数据生成所述第一控制数据， 并向所述管理平台发送所述第一控制 数据。
12、 根据权利要求 11所述的管理装置， 其中，
所述控制模型服务器还设置成： 根据接收到的生产数据生成对所述生产 对象进行控制的第二控制数据，并将所述第二控制数据发送给所述管理平台； 所述管理平台还设置成： 接收并存储所述控制模型服务器发送的第二控 制数据， 并将所述第二控制数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台发送的第二控制数据， 并将 所述第二控制数据发送给所述控制终端。
13、 根据权利要求 11所述的管理装置， 其中，
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的数据查询请求， 并将 所述数据查询请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的数据查询请求， 向所 述接入终端返回所述数据查询请求所请求查询的数据； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的数据， 并将所述数据 返回给所述控制终端。
14、 根据权利要求 11所述的管理装置， 其中，
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的控制数据更新请求， 并将所述控制数据更新请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 将所述控制数据更新请求发送给所述控制模型 服务器， 接收所述控制模型服务器返回的第三控制数据， 并将所述第三控制 数据发送给所述接入终端； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的第三控制数据， 并将 所述第三控制数据返回给所述控制终端。
15、 根据权利要求 11所述的管理装置， 其中，
所述接入终端还设置成： 将自身的标识以及与自身相连接的控制终端的 标识发送给所述管理平台； 以及
所述管理平台还设置成： 接收并存储所述接入终端的标识以及与所述接 入终端相连接的控制终端的标识。
16、 根据权利要求 11所述的管理装置， 其中，
所述接入终端还设置成： 接收所述控制终端发送的携带有所述控制终端 的标识的接入请求， 并将所述接入请求发送给所述管理平台；
所述管理平台还设置成： 接收所述接入终端发送的接入请求， 根据所述 控制终端的标识进行鉴权， 并在鉴权成功后向所述接入终端返回接入响应； 以及
所述接入终端还设置成： 接收所述管理平台返回的接入响应， 并将所述 接入响应发送给所述控制终端。
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