智能化产线控制系统的制作方法
1.本公开的实施例涉及计算机技术领域，具体涉及一种智能化产线控制系统。
背景技术：
2.各制造型企业积极推进工厂数字化转型，然而在转型过程中，最根本的就是实现生产设备的集中管理和控制。但是由于设备种类多，工业通讯协议繁杂，控制器品牌不一等因素影响，始终难以将不同设备联合控制统一管理。
3.现有的方式往往是一种类型的设备使用一台计算机控制，难以实现不同种类设备的联合控制。又或者往往要进行设备改造或者编写大量代码来实现，而且逻辑一旦确定无法自由修改。这种方式实施相对困难，工厂设备人员技术门槛要求高，极大延缓了工厂数字化转型的速度。
技术实现要素：
4.本发明提出了一种智能化产线控制系统，来解决以上背景技术部分提到的难以实现不同种类设备的联合控制、逻辑一旦确定无法自由修改等技术问题。
5.本公开的一些实施例提供了一种智能化产线控制系统，该系统包括至少一个设备代理单元、数据存储单元、智能网关单元和可视化单元，其特征在于，
6.上述可视化单元用于展示第一展示界面以及根据用户操作从流程配置集中选取目标流程配置，上述第一展示界面包括设备数据、控制数据和目标设备的流程配置集；
7.上述智能网关单元用于连接上述可视化单元、上述数据存储单元和上述至少一个设备代理单元，以及将上述数据存储单元中的目标流程配置发送至上述至少一个设备代理单元中对应的设备代理单元；
8.上述数据存储单元用于对上述目标设备的设备数据、上述设备代理单元产生的控制数据和上述流程配置集进行存储；
9.上述设备代理单元用于连接上述目标设备，并根据上述目标流程配置控制上述目标设备。
10.进一步地，上述设备代理单元包括设备通讯模块、流程管理模块、设备管理模块以及第一服务接口，上述设备通讯模块、上述流程管理模块、上述设备管理模块以及上述第一服务接口依次连接，
11.上述第一服务接口模块，用于连接上述智能网关单元，并通过智能网关单元获取上述目标流程配置；
12.上述流程管理单元，用于读取上述目标流程配置，并将上述目标流程配置解析为至少一个节点；
13.上述设备管理模块，用于监控上述设备通讯模块，接收并处理上述设备数据，并根据上述至少一个节点控制上述设备通讯模块；
14.上述设备通讯模块，用于连接并控制上述目标设备，以及对上述目标设备的设备
数据进行采集。
15.进一步地，上述智能网关单元包括权限验证模块、第二服务接口模块以及对外接口模块，上述第二服务接口模块、上述对外接口模块和上述权限验证模块依次连接，
16.上述权限验证模块，用于验证用户的操作权限；
17.上述对外接口模块，用于连接上述数据存储单元和上述可视化单元，读取上述数据存储单元的数据并发送至上述可视化单元，以及从上述可视化单元获取目标流程配置；
18.上述第二服务接口模块，用于连接上述设备代理单元，将上述目标流程配置发送至上述设备代理单元，以及从上述设备代理单元获取上述设备数据。
19.进一步地，上述可视化单元还用于显示第二展示界面，其中，上述第二展示界面包括指令配置控件；
20.响应于检测到用户在上述第二展示界面中针对上述指令配置控件的配置操作，根据上述配置操作生成控制指令；
21.将上述控制指令发送至上述智能网关单元。
22.进一步地，上述设备代理单元还用于从上述智能网关单元获取上述控制指令；
23.从上述目标设备中确定上述控制指令针对的目标控制设备，以及获取上述目标控制设备的目标控制设备数据；
24.确定上述目标控制设备数据是否满足上述控制指令的执行条件；
25.响应于确定上述目标控制设备数据满足上述控制指令的执行条件，根据上述控制指令对上述目标控制设备进行设备数据项读写。
26.进一步地，上述目标设备包括数控设备、检测设备、plc和机械手。
27.进一步地，上述目标设备和上述设备代理单元的连接方式包括通讯连接方式和io硬接线连接方式。
28.进一步地，上述智能网管单元还用于通过opcua、mtconnect或 restful api方式与第三方设备进行交互。
29.本发明提供的一种智能化产线控制系统与现有技术相比，提出为每个多种多样的不同设备配备设备代理单元，并以智能网关单元对所有设备代理单元进行管理，以数据存储单元记录每个设备的运行逻辑，用户可以通过可视化单元下达控制指令或通过可视化单元对数据存储单元中设备的运行逻辑进行编辑来实现对设备的控制。
30.相较传统单一计算机控制单一设备的方式来说，本发明实现了单一系统对多个不同设备的控制和管理，对用户来说操作更加简单更加便利，可为用户提升工作效率节省时间，并更加直观生动的为用户展现出控制系统中不同设备的运行情况，提升用户体验。
附图说明
31.结合附图并参考以下具体实施方式，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。
32.图1是本公开的一些实施例的智能化产线控制系统的示例性的架构图；
33.图2是根据本技术的一种智能化产线控制系统的一实施例的时序图；
34.图3是根据本技术的一种智能化产线控制系统的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。
36.另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
37.需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
38.需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
39.本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
40.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
41.图1是本公开的一些实施例的智能化产线控制系统的示例性的架构图。
42.如图1所示，智能化产线控制系统100可以包括至少一个设备代理单元104、数据存储单元103、智能网关单元102和可视化单元101。
43.具体的，上述可视化单元101用于展示第一展示界面以及根据用户操作从流程配置集中选取目标流程配置，上述第一展示界面包括设备数据、控制数据和目标设备的流程配置集。
44.在这里，上述目标设备105通常是指与上述设备代理单元104相连接的设备。作为示例，上述目标设备105可以是和上述设备代理单元104连接的机械手、数控设备或检测设备等。
45.需要说明的是，上述智能化产线控制系统100通常可以存在至少一个设备代理单元104，且每个设备代理单元104可以连接多台目标设备105。
46.上述设备数据通常是指上述目标设备105产生的数据，作为示例，上述设备数据包括上述目标设备的设备状态(正在执行的命令、空闲等待命令等)、设备参数、异常记录等。
47.上述控制数据通常是指上述设备代理单元104对上述目标设备 105进行控制的数据。做为示例，上述上述控制数据可以是上述设备代理单元记录的上述目标设备执行a命令的历史记录、某时间目标设备无法控制的记录等。
48.在这里，上述流程配置通常是指用于提供给上述目标设备105执行的流程。需要说明的是，上述流程配置可以是由多个目标设备105 共同完成的流程，也可以是由单独一个目标设备完成的流程。在这里，上述流程配置可以是技术人员预先完成的编码程序，上述流程配置还也以是用户编辑生成的执行代码。需要说明的是，上述流程配置中通常包含能够执行上述流程配置的目标设备。作为示例，上述流程配置可以是控制a设备执行制作把手，控制b设备制作杯身，控制c设备将把手和杯身组合为杯子。作为又一示例，上述目标流程配置还可以是控制机械手搬运物品。
49.上述智能网关单元102用于连接上述可视化单元101、上述数据存储单元103和上述至少一个设备代理单元104，以及将上述数据存储单元103中的目标流程配置发送至上述
至少一个设备代理单元104 中对应的设备代理单元。在这里，上述流程配置中通常包含能够执行上述流程配置的目标设备。
50.上述数据存储单元用于对上述目标设备的设备数据、上述设备代理单元产生的控制数据和上述流程配置集进行存储。
51.设备代理单元用于连接上述目标设备，并根据上述目标流程配置控制上述目标设备。
52.在这里，上述智能化产线控制系统100中存在的连接方式可以利用诸如http(hypertext transfer protocol，超文本传输协议)之类的任何当前已知或未来研发的网络协议实现，并且可以与任意形式或介质的数字数据通信(例如，通信网络)互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)，广域网(“wan”)，网际网(例如，互联网)以及端对端网络(例如，ad hoc端对端网络)，以及任何当前已知或未来研发的网络。
53.上述设备代理单元104、数据存储单元103、智能网关单元102、可视化单元101可以是硬件，也可以是软件。当上述各个单元为硬件时，可以是具有显示、信息读取、数据存储等功能的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、电子书阅读器、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当上述各个单元为软件时，可以安装在上述所列举的电子设备中。其可以实现成例如用来提供分布式服务的多个软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。
54.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述设备代理单元包括设备通讯模块、流程管理模块、设备管理模块以及第一服务接口，上述设备通讯模块、上述流程管理模块、上述设备管理模块以及上述第一服务接口依次连接。
55.具体的，上述第一服务接口模块用于连接上述智能网关单元，并通过智能网关单元获取上述目标流程配置。
56.上述流程管理单元用于读取上述目标流程配置，并将上述目标流程配置解析为至少一个节点。具体的，上述流程管理单元可以将上述目标流程配置解析为至少一个节点。在这里，上述节点通常是指流程节点，是流程中的一系列环节步骤，一个流程任务由若干个节点组成，通过不同类型节点的组合实现流程逻辑。需要说明的是，上述节点的处理过程通常为异步执行。
57.上述设备管理模块，用于监控上述设备通讯模块，接收并处理上述设备数据，并根据上述至少一个节点控制上述设备通讯模块。具体的，上述设备管理模块可以将上述至少一个节点分配到设备通讯模块。具体的，上述设备管理模块会按照上述设备通讯模块连接的设备来分配上述至少一个节点。作为示例，上述至少一个节点可以是机械手执行抓取节点和检测设备进行检测节点，上述设备管理模块可以将机械手执行抓取节点分配至连接机械手设备的设备通讯模块，将检测设备进行检测节点分配至连接检测设备的设备通讯模块。
58.上述设备通讯模块，用于连接并控制上述目标设备，以及对上述目标设备的设备数据进行采集。具体的，上述设备通讯模块可以按照上述设备管理模块分配的节点来控制连接的目标设备。
59.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述智能网关单元包括权限验证模块、第二服务接口模块以及对外接口模块，上述第二服务接口模块、上述对外接口模块和上述
权限验证模块依次连接。
60.具体的，上述权限验证模块用于验证用户的操作权限。具体的，用户在可视化单元输入身份验证信息(例如账号密码等方式)，上述权限验证模块可以验证用户身份，并根据用户身份为用户开启相应权限。
61.作为示例，用户为管理员身份时可以选择目标流程配置、下达控制指令或修改流程配置等；当用户为操作员身份时则只能查看系统的流程配置和设备数据。
62.上述对外接口模块，用于连接上述数据存储单元和上述可视化单元，读取上述数据存储单元的数据并发送至上述可视化单元，以及从上述可视化单元获取目标流程配置。具体的，上述对外接口模块用于为上述可视化单元、上述数据存储单元和上述第二服务接口模块传输各种数据。作为示例，上述对外接口模块可以为上述可视化单元传输上述数据存储单元中存放的流程配置数据。作为又一示例，上述对外接口模块还可以将上述可视化单元下达的目标流程配置选取指令传输至上述第二服务接口模块。
63.上述第二服务接口模块，用于连接上述设备代理单元，将上述目标流程配置发送至上述设备代理单元，以及从上述设备代理单元获取上述设备数据。
64.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述目标设备包括数控设备、检测设备、plc和机械手。
65.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述目标设备和上述设备代理单元的连接方式包括通讯连接方式和io硬接线连接方式。
66.在一些实施例的一些可选的实现方式中，上述智能网管单元还用于通过opcua、mtconnect或restfulapi方式与第三方设备进行交互。
67.在这里，opcua(unifiedarchitecture),通常是指统一架构。mtconnect通常是指数控设备互联通讯协议。restfulapi通常是指一种基于http协议设计规则的接口，可以使用xml格式或json格式传输数据。
68.具体的，上述交互通常是指通过opcua、mtconnect以及restfulapi等方式向上述第三方设备以websocket协议推送目标设备的实时状态数据。websocket通常是指一种在单个tcp连接上进行全双工通信的协议
69.继续参考图2，示出了本技术的一种智能化产线控制系统的一实施例的时序图。
70.在一些实施例的可选的实现方式中，如图2所示的步骤201中，上述可视化单元还用于显示第二展示界面，响应于检测到用户在上述第二展示界面中针对上述指令配置控件的配置操作，根据上述配置操作生成控制指令。上述第二展示界面通常包括指令配置控件。在这里，上述指令配置控件用于生成、选取或修改指令。上述控制指令通常是指用户对目标设备的控制指令。需要说明的是，上述控制指令中通常包含上述控制指令的执行条件以及能够执行该控制指令的目标设备的信息。作为示例，上述控制指令可以是对于流程配置的修改，上述控制指令还可以是上述至少一个节点的分配指令等。
71.在步骤202中，上述可视化单元还用于将上述控制指令发送至尚书智能网关单元。
72.在一些实施例的可选的实现方式中，如图2所示的步骤203中，上述设备代理单元还用于从上述智能网关单元中获取上述控制指令。
73.之后，在步骤204中，上述设备代理单元还用于从上述目标设备中确定上述控制指令针对的目标控制设备，以及获取上述目标控制设备的目标控制设备数据。具体的，上述设
备代理单元可以获取目标控制设备的目标控制设备数据。在这里，上述目标控制设备数据通常是指上述目标控制设备的信息以及状态等数据。作为示例，上述目标控制设备数据可以是还是上述目标控制设备的实时状态(空闲、加工中等)、工作任务状态(执行中、已完成、未执行等)、设备参数等。
74.之后，在步骤205中，上述设备代理单元还用于确定上述目标控制设备数据是否满足上述控制指令的执行条件。作为示例，上述执行条件可以是上述目标控制设备的参数(例如生产速度)满足控制指令 (例如指定时间生产a件产品)的要求。作为又一示例，上述执行条件还可以是上述目标控制设备的状态为空闲。
75.之后，在步骤205中，响应于确定上述目标控制设备数据满足上述控制指令的执行条件，上述设备代理单元还用于根据上述控制指令对上述目标控制设备进行设备数据项读写。在这里，上述设备数据项读写通常是指对与上述目标控制设备进行控制的方式。作为示例，上述设备数据项读写可以是为上述目标控制设备建立节点并控制上述目标控制设备完成上述节点。作为又一示例，上述设备数据项读写还可以是将用户编写的执行程序写入上述目标控制设备。
76.进一步参考图3，示出了本技术的一种智能化产线控制系统的一个实施例的结构示意图。
77.如图3所示，上述智能化产线控制系统可以由至少一个设备代理单元、数据存储单元、智能网关单元和可视化单元组成。
78.具体的，上述设备代理单元包括设备通讯模块、流程管理模块、设备管理模块以及第一服务接口。上述设备通讯模块、上述流程管理模块、上述设备管理模块以及上述第一服务接口依次连接。
79.在这里，上述智能网关单元包括权限验证模块、第二服务接口模块以及对外接口模块。上述第二服务接口模块、上述对外接口模块和上述权限验证模块依次连接。
80.本发明的智能化产线控制系统，提出为每个多种多样的不同设备配备设备代理单元，并以智能网关单元对所有设备代理单元进行管理，以数据存储单元记录每个设备的运行逻辑，用户可以通过可视化单元下达控制指令或通过可视化单元对数据存储单元中设备的运行逻辑进行编辑来实现对设备的控制。相较传统单一计算机控制单一设备的方式来说，实现了单一系统对多个不同设备的控制和管理，对用户来说操作更加简单更加便利，可为用户提升工作效率节省时间，并更加直观生动的为用户展现出控制系统中不同设备的运行情况，提升用户体验。
81.附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
82.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括：现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、片上系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld) 等等。
83.以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
技术特征：
1.一种智能化产线控制系统，其特征在于，所述系统包括至少一个设备代理单元、数据存储单元、智能网关单元和可视化单元，其特征在于，所述可视化单元用于展示第一展示界面以及根据用户操作从流程配置集中选取目标流程配置，所述第一展示界面包括设备数据、控制数据和目标设备的流程配置集；所述智能网关单元用于连接所述可视化单元、所述数据存储单元和所述至少一个设备代理单元，以及将所述数据存储单元中的目标流程配置发送至所述至少一个设备代理单元中对应的设备代理单元；所述数据存储单元用于对所述目标设备的设备数据、所述设备代理单元产生的控制数据和所述流程配置集进行存储；设备代理单元用于连接所述目标设备，并根据所述目标流程配置控制所述目标设备。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述设备代理单元包括设备通讯模块、流程管理模块、设备管理模块以及第一服务接口，所述设备通讯模块、所述流程管理模块、所述设备管理模块以及所述第一服务接口依次连接，所述第一服务接口模块，用于连接所述智能网关单元，并通过智能网关单元获取所述目标流程配置；所述流程管理单元，用于读取所述目标流程配置，并将所述目标流程配置解析为至少一个节点；所述设备管理模块，用于监控所述设备通讯模块，接收并处理所述设备数据，并根据所述至少一个节点控制所述设备通讯模块；所述设备通讯模块，用于连接并控制所述目标设备，以及对所述目标设备的设备数据进行采集。3.根据权利要求所述的系统，其特征在于，所述智能网关单元包括权限验证模块、第二服务接口模块以及对外接口模块，所述第二服务接口模块、所述对外接口模块和所述权限验证模块依次连接，所述权限验证模块，用于验证用户的操作权限；所述对外接口模块，用于连接所述数据存储单元和所述可视化单元，读取所述数据存储单元的数据并发送至所述可视化单元，以及从所述可视化单元获取目标流程配置；所述第二服务接口模块，用于连接所述设备代理单元，将所述目标流程配置发送至所述设备代理单元，以及从所述设备代理单元获取所述设备数据。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可视化单元还用于显示第二展示界面，其中，所述第二展示界面包括指令配置控件；响应于检测到用户在所述第二展示界面中针对所述指令配置控件的配置操作，根据所述配置操作生成控制指令；将所述控制指令发送至所述智能网关单元。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述设备代理单元还用于从所述智能网关单元获取所述控制指令；从所述目标设备中确定所述控制指令针对的目标控制设备，以及获取所述目标控制设备的目标控制设备数据；确定所述目标控制设备数据是否满足所述控制指令的执行条件；
响应于确定所述目标控制设备数据满足所述控制指令的执行条件，根据所述控制指令对所述目标控制设备进行设备数据项读写。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标设备包括数控设备、检测设备、plc和机械手。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标设备和所述设备代理单元的连接方式包括通讯连接方式和io硬接线连接方式。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述智能网管单元还用于通过opcua、mtconnect或restfulapi方式与第三方设备进行交互。
技术总结
本发明公开了一种智能化产线控制系统。该系统包括：可视化单元用于展示第一展示界面以及根据用户操作从流程配置集中选取目标流程配置；智能网关单元用于将目标流程配置发送至对应的设备代理单元；数据存储单元用于对设备数据、控制数据和流程配置集进行存储；设备代理单元用于连接目标设备，并根据目标流程配置控制目标设备。本发明的智能化产线控制系统实现了单一系统对多个不同设备的控制和管理，对用户来说操作更加简单更加便利，可为用户提升工作效率节省时间，并为用户展现不同设备的运行情况，提升用户体验。提升用户体验。提升用户体验。
