[發明專利]一種異構設備柔性組網通信平臺

有效

• 申請號: 202010161615.8
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111405022B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 游有鵬;吳樹景;李明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院
• 主分類號: H04L67/12
• 分類號: H04L67/12;H04L67/141;H04L69/08;H04L69/16
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙) 31288
• 代理人: 鄒蕾

本發明公開了一種異構設備柔性組網通信平臺，該平臺包含兩個功能模塊：面向設備集成的柔性組網設計模塊、面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊，所述面向設備集成的柔性組網設計模塊，以可視化人機界面的形式在前臺運行，所述面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊，以子線程的形式在后臺運行，實時地并發處理各終端間的數據傳遞。本發明提出的異構設備柔性組網通信平臺軟件，可使企業在組建生產車間時減少對設備生產商和接口類型的依賴，并可為不同工業現場的設備組網方案提供敏捷化設計與重構服務，此外，該軟件還可保障車間運行過程中設備間的穩定、高效實時通訊通信服務。

技術領域

本發明涉及工控通信技術領域，具體為一種異構設備柔性組網通信平臺。

背景技術

現代化數字車間通常存在大量的異構設備，如何實現它們間的靈活可靠組網通信是智能制造領域的熱點問題。通信是數字化車間運作過程中的關鍵環節，它決定著能否將不同設備產生的大量狀態信息和生產指令等數據及時、完整且準確地送達指定目標，是實現智能監控、數據采集、統計分析等上層應用功能的基礎與前提。

當前，工業設備組網主要存在以下難點：

其一，大量車間內的設備都處于升級換代的過渡時期，老式設備(如只支持串行接口、固定通訊協議的老式PLC)和新式設備(如支持多樣化接口、自定義通訊協議的新式控制器)并存，非標軟件/設備和標準化軟件/設備交叉使用，型號種類不一，接口協議異構，連接數量繁多，交互邏輯復雜；

其二，為適應生產任務的頻繁更替，工業設備的添加與移除已成為常態，這對組網靈活性提出了要求；

其三，隨著生產規模增大，生產設備產生及處理的數據量大大提升，多設備并發通信的情境增多，給通信質量帶來嚴峻挑戰。

目前大部分企業對設備組網多采用現成的商業化工具，成本高、自主可控性弱，本發明可為異構工業設備柔性組網通信提供一種開放且靈活的新途徑。

發明內容

本發明的目的是，針對數字化工業現場各類異構設備的互聯互通需求，設計一種集接口協議轉換、數據傳輸、可視化柔性組網功能于一體的異構設備柔性組網通信平臺軟件，用于為異構工業設備提供靈活且開放的組網通信服務。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種異構設備柔性組網通信平臺，該平臺包含兩個功能模塊：面向設備集成的柔性組網設計模塊、面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊；

所述面向設備集成的柔性組網設計模塊：以可視化人機界面的形式在前臺運行；

所述面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊：以子線程的形式在后臺運行，實時地并發處理各終端間的數據傳遞。

優選的，所述面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊，在針對組網過程的可視化和便捷化需求中，使用.Net圖形控件技術開發組態化柔性組網界面，供用戶以操作圖元的方式對終端間的通信方案進行預設計或柔性化修改。

優選的，所述組態化柔性組網界面中提供異構終端色塊、連接線、文字注釋動畫圖元，設計人員可在窗口中通過拖拽、移動、拼接方式來定義各終端設備的配置信息及相互間通信邏輯；提供由設備標簽組成的可視化終端列表，設計人員可對網絡內的終端設備進行點對點的添加/修改/移除。

優選的，所述面向車間運作過程的設備間實時通信服務模塊，在針對異構終端設備的并發數據交換需求中，基于Select模型構建異構子服務器，并使用多線程技術將多個終端的數據請求分攤至不同線程并行處理，在針對大量終端接入情境下的性能瓶頸中，融入雙緩沖任務隊列和高性能內存池，以此優化高并發通信性能。

優選的，所述異構子服務器是采用Select模型同時監測多個終端的讀寫就緒狀態，直到有數據可讀或可寫時觸發I/O操作函數，使得單個線程內可交替地響應多個請求，將多個終端的連接和數據交互事務均分至多個線程中并行處理，以此實現線程負載均衡。