[發(fā)明專利]基于iOpenWorks的虛擬調(diào)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910031434.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN109814478B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹鑫燚;陸文祥;柏繼華;歐林林;徐佗成;殷慧武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種基于iOpenWorks的虛擬調(diào)試系統(tǒng)，PC客戶端安裝在Windows電腦上，通過PC客戶端中iOpenWorks框架的插件來采集多個(gè)工控設(shè)備的數(shù)據(jù)并且存入Redis數(shù)據(jù)庫，仿真模塊通過Python腳本程序采集Redis數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的模型，同時(shí)也將一些機(jī)器人模型狀態(tài)信息寫入Redis數(shù)據(jù)庫以觸發(fā)工控設(shè)備中的信號(hào)來運(yùn)行進(jìn)一步的程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工控設(shè)備程序邏輯的檢測(cè)并在虛擬環(huán)境中模擬真實(shí)的生產(chǎn)制造；所述的基于iOpenWorks的虛擬調(diào)試系統(tǒng)，包括工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、PLC、工業(yè)嵌入式觸摸屏、數(shù)據(jù)采集模塊、交互界面模塊、Redis數(shù)據(jù)庫模塊和仿真模塊，具體如下：

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)與PLC和PC客戶端的數(shù)據(jù)采集模塊連接，包括機(jī)器人控制器和機(jī)器人示教盒，PLC通過Mudbus TCP協(xié)議向工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)傳輸I/O信號(hào)，包括機(jī)器人啟動(dòng)、停止和運(yùn)行信號(hào)，同時(shí)所述的機(jī)器人控制器發(fā)送I/O信號(hào)給PLC，再通過PLC的反饋執(zhí)行其它機(jī)器人程序；所述的機(jī)器人控制器通過Mudbus TCP協(xié)議發(fā)送關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)給PC客戶端的數(shù)據(jù)采集模塊，然后數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析；所述的機(jī)器人控制器執(zhí)行機(jī)器人程序，機(jī)器人示教盒選擇機(jī)器人程序和查看機(jī)器人數(shù)據(jù)；

PLC與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、工業(yè)嵌入式觸摸屏和PC客戶端的數(shù)據(jù)采集模塊連接，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的機(jī)器人控制器中向PLC輸入I/O信號(hào)，同時(shí)PLC也輸出I/O信號(hào)給機(jī)器人控制器來執(zhí)行機(jī)器人程序；工業(yè)嵌入式觸摸屏通過Mudbus TCP協(xié)議向PLC發(fā)送控制信號(hào)，包括機(jī)器人啟動(dòng)、停止、運(yùn)動(dòng)和復(fù)位信號(hào)，PLC輸出狀態(tài)反饋信號(hào)給工業(yè)嵌入式觸摸屏，工業(yè)嵌入式觸摸屏上將狀態(tài)信息進(jìn)行顯示；所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過TCP/IP協(xié)議向PLC發(fā)送仿真模塊中設(shè)備的I/O信號(hào)，PLC根據(jù)所述的仿真模塊中設(shè)備的I/O信號(hào)作為反饋，然后發(fā)信號(hào)給機(jī)器人控制器運(yùn)行其它機(jī)器人程序，PLC同時(shí)也輸出I/O信號(hào)讓PC客戶端的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行采集，數(shù)據(jù)采集模塊采集完成之后進(jìn)行數(shù)據(jù)解析；

工業(yè)嵌入式觸摸屏輸出機(jī)器人控制信號(hào)給PLC，信號(hào)包括機(jī)器人啟動(dòng)、停止、運(yùn)行和復(fù)位信號(hào)，然后PLC發(fā)送I/O信號(hào)給機(jī)器人控制器運(yùn)行機(jī)器人程序，工業(yè)嵌入式觸摸屏輸入PLC反饋的狀態(tài)信號(hào)后對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示；

數(shù)據(jù)采集模塊與工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)、PLC、交互界面模塊和Redis數(shù)據(jù)庫模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊接收機(jī)器人控制器發(fā)送的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)，將采集到的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)解析；數(shù)據(jù)采集模塊接收PLC的I/O信號(hào)，然后對(duì)I/O信號(hào)進(jìn)行解析；數(shù)據(jù)采集模塊將仿真模塊中I/O信號(hào)輸出到PLC，PLC再發(fā)送信號(hào)給機(jī)器人控制器運(yùn)行其它機(jī)器人程序；數(shù)據(jù)采集模塊從交互界面模塊輸入配置文件中工控設(shè)備的IP地址、信號(hào)的虛擬鍵名、I/O地址和信號(hào)名，根據(jù)IP地址和I/O地址信息來實(shí)時(shí)采集所連接工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)及PLC的I/O變量數(shù)據(jù)，一個(gè)線程負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)寫入Redis數(shù)據(jù)庫模塊，另一個(gè)線程將數(shù)據(jù)讀出并輸出到交互界面模塊，交互界面模塊上將會(huì)實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集模塊停止采集時(shí)，在交互界面模塊的上修改設(shè)備IP地址、虛擬鍵名、I/O地址和信號(hào)名，這些修改同步到配置文件中，數(shù)據(jù)采集模塊再次啟動(dòng)時(shí)重新匹配信息進(jìn)行采集；數(shù)據(jù)采集模塊虛擬鍵名用來標(biāo)識(shí)每條數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集模塊通過Redis序列化通信協(xié)議將采集到的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)及設(shè)備的輸入輸出信號(hào)序列化之后存儲(chǔ)到Redis數(shù)據(jù)庫模塊，同時(shí)也讀取Redis數(shù)據(jù)庫模塊中虛擬設(shè)備的輸入輸出信號(hào)反序列化后寫入到PLC，讀取關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)、設(shè)備輸入輸出信號(hào)反序列化后輸出到交互界面模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；

交互界面模塊與數(shù)據(jù)采集模塊連接，其輸入為數(shù)據(jù)采集模塊從Redis數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)讀取的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)及I/O變量數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)后同步顯示到交互界面模塊上，交互界面模塊上創(chuàng)建和修改的IP地址、虛擬鍵名、I/O地址和信號(hào)名寫入配置文件，數(shù)據(jù)采集模塊啟動(dòng)之后匹配配置文件中更新的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，交互界面模塊還對(duì)輸入輸出信息列表中的I/O信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)制，同時(shí)也能取消強(qiáng)制；

Redis數(shù)據(jù)庫模塊與數(shù)據(jù)采集模塊和仿真模塊連接，Redis數(shù)據(jù)庫模塊接收數(shù)據(jù)采集模塊通過Redis序列化通信協(xié)議發(fā)送的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)、設(shè)備輸入輸出信號(hào)，序列化之后存儲(chǔ)到鍵值中去，數(shù)據(jù)采集模塊同時(shí)讀取Redis數(shù)據(jù)庫中仿真模塊設(shè)備的輸入輸出信號(hào)，反序列化之后寫入PLC；Redis數(shù)據(jù)庫模塊接收仿真模塊中機(jī)器人的狀態(tài)信號(hào)及傳感器的信號(hào)，通過Python腳本程序?qū)?shù)據(jù)序列化之后寫入Redis數(shù)據(jù)庫模塊，Python腳本程序通過Socket與仿真模塊通信連接，讀取Redis數(shù)據(jù)庫中關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)及設(shè)備輸入輸出數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)仿真模塊中的虛擬設(shè)備，使機(jī)器人完成噴涂、打磨及搬運(yùn)工作；工控設(shè)備及仿真模塊中的輸入輸出信號(hào)都存于Redis數(shù)據(jù)庫中，通過讀寫Redis數(shù)據(jù)庫完成虛擬和實(shí)際控制設(shè)備的數(shù)據(jù)交互；

仿真模塊與Redis數(shù)據(jù)庫連接，其輸入為Python腳本程序讀取的Redis數(shù)據(jù)庫模塊的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)、設(shè)備輸入輸出數(shù)據(jù)并，這些數(shù)據(jù)序列化后驅(qū)動(dòng)仿真模塊中的虛擬設(shè)備，使機(jī)器人完成噴涂、打磨及搬運(yùn)工作，同時(shí)，仿真模塊中虛擬設(shè)備的輸入輸出信號(hào)會(huì)通過Python腳本程序序列化后寫入到Redis數(shù)據(jù)庫中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于iOpenWorks的虛擬調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于：所述的PC客戶端的數(shù)據(jù)采集模塊和交互界面模塊，集成于基于OSGI.NET插件框架的iOpenWorks平臺(tái)，工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)和PLC都有各自的插件，功能都被封裝到插件中，每一個(gè)插件都有數(shù)據(jù)采集模塊和交互界面模塊，因此每個(gè)插件可以獨(dú)立開發(fā)、測(cè)試和部署；每個(gè)插件模塊都可被動(dòng)態(tài)安裝、啟動(dòng)、停止和卸載，具有熱插拔性和動(dòng)態(tài)性；數(shù)據(jù)采集模塊的功能集成于插件中，每個(gè)工控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集互不干擾，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性；交互界面模塊集成于插件中，每個(gè)工控設(shè)備都有自己的交互界面模塊，可以根據(jù)需求來布局頁面，避免了功能都集成于同一界面，降低了交互界面設(shè)計(jì)的復(fù)雜性；根據(jù)系統(tǒng)需求能夠選擇合適的插件來進(jìn)行虛擬調(diào)試，提高了系統(tǒng)的靈活性。