一种数控设备数据收集及指令下发系统技术方案

本发明专利技术涉及一种数控设备数据收集及指令下发系统，包括适配器集群、代理器集群及云平台；适配器通过元数据请求接口向代理器进行请求获取数控设备的元数据；基于元数据调用嵌入式进程收集与其直接相连的数控设备生产的数据，将数控设备生产数据进行统一格式封装后序列化，通过数控设备生产数据发送接口传输到代理器中；代理器收集适配器发送的数控设备生成数据并进行处理，同时进行数控设备的元数据的下发；云平台接收操作员下发的设备指令，完成数控设备寻址后，发送数控设备执行指令给适配器集群，并对元数据和数控设备生产数据进行缓存或存储；该系统具有可靠性、有效性及低资源开销并能在多种设备上进行多种类数据收集。开销并能在多种设备上进行多种类数据收集。开销并能在多种设备上进行多种类数据收集。

【技术实现步骤摘要】
一种数控设备数据收集及指令下发系统


[0001]本专利技术涉及智能数控机床
，尤其涉及一种数控设备数据收集及指令下发系统。

技术介绍

[0002]随着数控设备集团化、规模化等指导方向的提出，伴随着共给侧改革等措施的有力推进。在某工厂厂区，可能完成整条产业链的生产，这也就意味着在工厂中运行的设备种类繁多，同时彼此关联。工业数控设备分别由多家厂商提供，导致其产生的数据格式互不相同，并且不同设备的数据需求也不尽相同。因此将产业链上不同设备有机结合成为需要解决的难题之一。
[0003]现有主流数控设备收集及指令下发技术以MT－Connect协议和OPC UA协议为主。
[0004]MT－Connect协议是由与制造业相关的数据字典进行描述的数据和信息交换标准。其支持的通信模型为请求/响应模型与发布/订阅模型。上位机与设备进行通信时，采取请求/响应模式，由设备与适配器作为发布者，代理设备作为交换中间件，服务器集群通过订阅代理设备主题接收数据。代理设备支持基于HTTP协议，其通信采取restful接口，通过该接口对设备进行数据请求。其请求正文部分由XML格式的文本数据组成。由于历史原因，XML数据有效信息比率不高，网络IO资源消耗大，并且数据的序列化与反序列化对边缘设备性能提出一定要求。
[0005]OPC UA协议，数控设备关系通过相互引用进行描述，其没有明文限制对象循环引用，导致极端情况下的数据解析较为困难。协议设计之初并没有考虑分布式部署问题，导致工厂大规模部署成本高、组织结构复杂、理解难度大。协议使用的基础通信协议较为落后，导致了通信性能差距及通信行为冗杂。大量历史问题，导致在云原生、微服务时代其开发性能及表现较差。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种数控设备数据收集及指令下发系统，完成设备通信的服务发现与通信组件的高效实现，为上层应用提供基础数据服务。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种数控设备数据收集及指令下发系统，包括：适配器集群、代理器集群及云平台；所述适配器集群中包含多个适配器，所述代理器集群中包含多个代理器；
[0008]各个所述适配器与各个数控设备直接连接，与所述代理器通过网络通信连接；所述代理器集群与所述数据存储单元直接相连；所述适配器与所述代理器之间通信的接口包括元数据请求接口和数控设备生产数据发送接口；
[0009]所述适配器通过所述元数据请求接口向所述代理器进行请求获取所述数控设备的元数据，所述元数据描述了数控设备与组件、数据源的层级关系，并定义了数控设备产生的字段名、单位及数据类型；基于所述元数据调用嵌入式进程收集与其直接相连的所述数
控设备生产的数据，将数控设备生产数据进行统一格式封装后序列化，通过所述数控设备生产数据发送接口传输到所述代理器中；
[0010]所述代理器收集所述适配器发送的所述数控设备生成数据并进行处理，同时进行所述数控设备的元数据的下发；
[0011]所述云平台接收操作员下发的设备指令，完成数控设备寻址后，发送数控设备执行指令给所述适配器集群，并对所述元数据和数控设备生产数据进行缓存或存储。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进。
[0013]可选的，所述适配器通过所述数控设备生产数据发送接口发送给所述代理器的数据包括：所述数控设备生产数据的适配器ID、设备ID、组件ID、数据项ID、unix标准时间毫秒级时间戳以及载荷；
[0014]所述适配器通过所述元数据请求接口向所述代理器进行请求时发送的请求为元数据ID。
[0015]可选的，所述适配器与所述代理器之间通信的接口还包括认证接口、订阅接口和数控设备数据发送接口；
[0016]所述适配器通过所述认证接口向所述代理器发送账号密码进行认证，所述代理器通过所述认证接口认证返回结果；
[0017]所述适配器集群通过所述订阅接口向所述代理器集群发送包含订阅操作的流式请求信息，所述代理器集群通过所述订阅接口向所述适配器发布包含推送消息的响应信息；
[0018]所述适配器通过所述数控设备数据发送接口发送给所述代理器的数据包括：除所述数控设备生产数据外的所有数据的消息类型、unix标准时间毫秒级时间戳以及载荷。
[0019]可选的，所述适配器的处理包括：
[0020]运行初始化，将相应模块加载至内存中；
[0021]读取配置文件，获取运行基本信息；
[0022]根据设备基本信息获取所述数控设备的元数据；
[0023]启动负责与所述数控设备通信的嵌入式进程，建立与该嵌入式进程通信信道；
[0024]识别所述数控设备生产数据所属设备、组件及数据项；
[0025]对二进制格式的所述数控设备生产数据进行划分并统一格式化；
[0026]对所述统一格式化后的所述数控设备生产数据进行序列化，等待数据传输。
[0027]可选的，所述适配器为所述数控设备生产数据提供路由服务并周期性的开辟新的数据缓冲区与原有数据缓冲区进行交换。
[0028]可选的，所述适配器对所述数控设备生产数据进行缓存和释放包括：
[0029]根据所述元数据为各组件及其对应的数据项开辟数据缓冲区；
[0030]收集到所述数控设备生产数据后写入对应数据缓冲区；如果未找到该对应数据缓冲区，进行错误日志输出；
[0031]为各数据缓冲区配置一个定时器，放入时间堆；
[0032]所述定时器周期性触发所述数控设备生产数据上传；
[0033]生成新的数据缓冲区，将数据缓冲区与该新的数据缓冲区进行原子交换；
[0034]检查所述元数据是否有效，有效时按照统一格式格式化所述数控设备生产数据；
[0035]序列化所述数控设备生产数据后写入信道。
[0036]可选的，所述元数据为树状数据结构，支持设备动态迁移及调整；所述适配器根据对应的所述元数据进行数控设备标识，根据标识生成数控设备实例，所述设备实例包括：适配器对象、设备对象和组件对象；
[0037]所述适配器对象由适配器ID、名称、适配器类型、摘要注释、运行时监控的设备ID以及由用户自定义的设备配置组成；所述适配器访问所述元数据时，通过进程唯一的设备哈希表进行查询；如果所述设备哈希表中没有对应键值对，那么所述代理器发起查询请求，并将请求结果写入所述设备哈希表中；
[0038]所述设备对象由设备ID、名称、设备类型、摘要注释、设备组、设备组件ID、设备组件配置、数据采集所使用的数据项组成；所述设备对象标识了该数控设备会产生的数据的具体类型与结构；
[0039]所述组件对象由组件ID、名称、组件类型、摘要注释、数据信息对象组成；所述组件为协议中划分的最小独立存在结点，所述组件对象记录了该组件会采集得到的数据类型以及采集周期。
[0040]可选的，所述系统为所述代理器集群与适配器集群之间的交互提供负载均衡与容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控设备数据收集及指令下发系统，其特征在于，所述系统包括：适配器集群、代理器集群及云平台；所述适配器集群中包含多个适配器，所述代理器集群中包含多个代理器；各个所述适配器与各个数控设备直接连接，与所述代理器通过网络通信连接；所述代理器集群与所述数据存储单元直接相连；所述适配器与所述代理器之间通信的接口包括元数据请求接口和数控设备生产数据发送接口；所述适配器通过所述元数据请求接口向所述代理器进行请求获取所述数控设备的元数据，所述元数据描述了数控设备与组件、数据源的层级关系，并定义了数控设备产生的字段名、单位及数据类型；基于所述元数据调用嵌入式进程收集与其直接相连的所述数控设备生产的数据，将数控设备生产数据进行统一格式封装后序列化，通过所述数控设备生产数据发送接口传输到所述代理器中；所述代理器收集所述适配器发送的所述数控设备生成数据并进行处理，同时进行所述数控设备的元数据的下发；所述云平台接收操作员下发的设备指令，完成数控设备寻址后，发送数控设备执行指令给所述适配器集群，并对所述元数据和数控设备生产数据进行缓存或存储。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述适配器通过所述数控设备生产数据发送接口发送给所述代理器的数据包括：所述数控设备生产数据的适配器ID、设备ID、组件ID、数据项ID、unix标准时间毫秒级时间戳以及载荷；所述适配器通过所述元数据请求接口向所述代理器进行请求时发送的请求为元数据ID。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述适配器与所述代理器之间通信的接口还包括认证接口、订阅接口和数控设备数据发送接口；所述适配器通过所述认证接口向所述代理器发送账号密码进行认证，所述代理器通过所述认证接口认证返回结果；所述适配器集群通过所述订阅接口向所述代理器集群发送包含订阅操作的流式请求信息，所述代理器集群通过所述订阅接口向所述适配器发布包含推送消息的响应信息；所述适配器通过所述数控设备数据发送接口发送给所述代理器的数据包括：除所述数控设备生产数据外的所有数据的消息类型、unix标准时间毫秒级时间戳以及载荷。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述适配器的处理包括：运行初始化，将相应模块加载至内存中；读取配置文件，获取运行基本信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊军，杜俊志，路松峰，方波，姜鹭，周军龙，周力，易王画，
申请(专利权)人：艾普工华科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：