一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台及数控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台及数控系统，包括：驱动层和接口层，所述驱动层与数据链路层进行数据交互，所述接口层与应用程序进行数据交互；驱动层通过从周期性集总帧中分离出的每个从站的上行数据包含的每个从站的实时状态信息，为每个从站构建一个独立的结构体，将每个从站的实时状态信息存入相应的结构体中，完成各个从站实时状态描述，将每个从站对应的实时状态信息缓存至对应采样通道的缓存区，通过接口层为智能化应用提供数据服务。本发明专利技术具有配置简单、采集数据种类全、采集效果实时性高等特点，为在边缘计算模块开发智能化应用提供了基础。缘计算模块开发智能化应用提供了基础。缘计算模块开发智能化应用提供了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台及数控系统


[0001]本专利技术属于数控系统
，更具体地，涉及一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台及数控系统。

技术介绍

[0002]现代主流的数控系统结构是主从式结构，通过现场总线将数控系统中各组成部分连接成星形、环形等拓扑结构。一主多从的架构能够简化计算流程，由主站来进行所有的计算任务，从站只需要接受控制指令，不需要参与决策，具有简洁高效的特点。但是采用这种架构的数控系统，其性能受限于主站的计算能力，当主站负载较大会间接影响到加工的精度和工件的质量。
[0003]为了能够利用数控系统边缘计算模块的计算能力，可以在边缘侧完成一些计算处理任务，对原始数据进行处理分析，将决策结果反馈给主站，以此来降低主站的计算压力。而在边缘计算模块进行任务处理的首要条件是能够在边缘计算模块上为应用层的各种智能化应用提供数据源。
[0004]数控系统中有多种不同类型的从站设备，而现有的数据采集平台采集的数据较为单一，为了对不同类型的从站设备的数据进行采集，需要多种数据采集平台，不仅增加了边缘计算模块部署的复杂度，还降低了数据采集的实时性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台及数控系统，其目的在于实现多从站数据类型的同时采集，降低数据采集平台在边缘计算模块部署的复杂度，同时提升数据采集的实时性。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台，包括：驱动层和接口层，所述驱动层与数据链路层进行数据交互，所述接口层与应用程序进行数据交互；
[0007]所述驱动层包括：数据解析模块、从站实时状态更新模块及采样通道模块；
[0008]所述数据解析模块用于从周期性集总帧中分离出每个从站的上行数据帧，并解析其中包含的每个从站的实时状态信息；其中，所述周期性集总帧来自于所述数据链路层；
[0009]所述从站实时状态更新模块用于为每个从站构建独立的结构体，所述结构体中包含了对应从站的实时状态信息，以及从站与采样通道的对应信息；
[0010]所述采样通道模块包括多个采样通道，用于根据所述从站与采样通道的对应信息将所述结构体中的从站实时状态信息按照时序进行缓存；
[0011]所述接口层用于根据用户的需求对所述采样通道进行配置，以及实现应用程序与采样通道内的数据交换。
[0012]进一步地，所述采样通道模块的每个采样通道内部设有环形缓冲区。
[0013]进一步地，所述接口层包括：
[0014]注册采样通道接口，用于实现采样通道的初始化以及配置采样通道采集的数据种类；
[0015]激活采样通道接口，用于激活已经配置完成的采样通道；
[0016]关闭采样通道接口，用于关闭正在工作的采样通道；
[0017]有效数据长度获取接口，用于获取正在工作的采样通道内有效数据的长度；
[0018]指定长度数据获取接口，用于从指定采样通道内提取指定长度的数据。
[0019]进一步地，用户对采样通道的配置需求通过所述注册采样通道接口以三元组的形式传递给所述从站实时状态更新模块；
[0020]所述三元组的形式为：<通道号，设备号，数据号>，其中，设备号用于表征从站的信息，数据号用于表征从站的实时状态信息。
[0021]进一步地，根据数控系统的总线拓扑结构和每个从站的类型为每个从站构建所述结构体。
[0022]进一步地，从站的类型包括伺服驱动设备和IO设备；对于伺服驱动设备，所述结构体中的实时状态信息包括：电机的位置、电机电流、速度、伺服警告使能、伺服使能标志或电流环指令。
[0023]进一步地，对于伺服驱动设备，所述结构体中的实时状态信息符合CiA402标准。
[0024]进一步地，所述数据解析模块还用于对NCUC总线报文数据进行解析。
[0025]按照本专利技术的第二方面，提供了一种数控系统，包括边缘计算模块，其特征在于，所述边缘计算模块上部署有第一方面任意一项所述的数据采集平台。
[0026]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0027](1)本专利技术的数据采集平台，通过数据解析模块解析从周期性集总帧中分离出的每个从站的上行数据包含的每个从站的实时状态信息，通过从站实时状态更新模块为每个从站构建一个独立的结构体，将每个从站的实时状态信息存入相应的结构体中，完成各个从站实时状态描述，通过采样通道模块，将每个从站对应的实时状态信息缓存至对应采样通道的缓存区，通过接口层为智能化应用提供数据服务，实现了多从站数据类型的同时采集，降低了数据采集平台在边缘计算模块部署的复杂度；
[0028]同时，本专利技术中采集的数据按照时序进行缓存，从站状态实时更新模块实时将周期报文解析出来的从站状态信息进行实时缓存，具有采样时间同步、实时性高的优势。
[0029](2)进一步地，每个采样通道内部的缓冲区设计为环形，当环形缓冲区满的时候，最新时刻的数据会取代过去最早时间的数据，同时环形缓冲区能保证数据的有序性，保证提供给应用层的数据是按照时间顺序的，解决了应用程序的数据处理速度与采样模块数据采集速度不匹配的矛盾，保证了数据的有效性。
[0030](3)进一步地，本专利技术以三元组的形式表征用户对采样通道的配置需求，建立了应用程序、接口层以及驱动层各采样通道之间对应的连接，使得数据交换便捷、高效。
[0031](4)本专利技术的数据采集平台部署在边缘计算模块上，不占用主站设备的算力，有效节约主控制器的计算资源。
[0032](5)进一步地，本专利技术的数据解析模块还能够对NCUC总线报文数据进行解析，支持NCUC总线标准。
[0033]总而言之，本专利技术的数据采集平台能够实现较高实时条件下的多从站不同类型的
数据的同时采集，为边缘计算模块上的智能化应用提供数据支撑。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的数据采集平台整体结构图。
[0035]图2为本专利技术的数据采集平台的架构示意图。
[0036]图3为本专利技术的驱动层的架构示意图。
[0037]图4为驱动层采样通道内环形缓冲区的结构示意图。
[0038]图5为一种含有边缘计算模块的数控系统拓扑结构图。
具体实施方式
[0039]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0040]如图1、图2所示，本专利技术实施例提供的数控系统边缘计算模块的数据采集平台，主要包括：驱动层和接口层，其中，驱动层与数据链路层进行数据交互，接口层与应用程序交互；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控系统边缘计算模块的数据采集平台，其特征在于，包括：驱动层和接口层，所述驱动层与数据链路层进行数据交互，所述接口层与应用程序进行数据交互；所述驱动层包括：数据解析模块、从站实时状态更新模块及采样通道模块；所述数据解析模块用于从周期性集总帧中分离出每个从站的上行数据帧，并解析其中包含的每个从站的实时状态信息；其中，所述周期性集总帧来自于所述数据链路层；所述从站实时状态更新模块用于为每个从站构建独立的结构体，所述结构体中包含了对应从站的实时状态信息，以及从站与采样通道的对应信息；所述采样通道模块包括多个采样通道，用于根据所述从站与采样通道的对应信息将所述结构体中的从站实时状态信息按照时序进行缓存；所述接口层用于根据用户的需求对所述采样通道进行配置，以及实现应用程序与采样通道内的数据交换。2.根据权利要求1所述的数据采集平台，其特征在于，所述采样通道模块的每个采样通道内部设有环形缓冲区。3.根据权利要求1所述的数据采集平台，其特征在于，所述接口层包括：注册采样通道接口，用于实现采样通道的初始化以及配置采样通道采集的数据种类；激活采样通道接口，用于激活已经配置完成的采样通道；关闭采样通道接口，用于关闭正在工作的采样通道；有效数据长度获取接口，用于获取正在工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：许光达，杨建中，周会成，于志奇，陈文峰，陈明，
申请(专利权)人：武汉华大新型电机科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：