[發(fā)明專利]一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011034230.1
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112289107A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬宇;邱達;陳世強;劉嵩;張婷婷;尹文雙;羅敏;吳朋岳;文仕蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢恩逸互聯(lián)科技有限公司;湖北民族大學(xué)
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 馬帥

本發(fā)明提供一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)，包括：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、HMI接口和執(zhí)行器；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與執(zhí)行器通過工業(yè)總線連接；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與HMI接口通過串行總線連接；執(zhí)行器與HMI接口通過串行總線連接；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和HMI接口通過5G網(wǎng)絡(luò)與集中管理平臺連接；工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采集底層設(shè)備數(shù)據(jù)，經(jīng)由HMI接口傳輸至集中管理平臺；集中管理平臺根據(jù)底層設(shè)備數(shù)據(jù)計算結(jié)果，經(jīng)由HMI接口后，再由執(zhí)行器產(chǎn)生控制決策，并將控制決策通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳輸至底層設(shè)備；本發(fā)明提供的有益效果是：集成多維物理實體的數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)物理實體的實際情況，并通過HMI接口對物理實體進行控制，實現(xiàn)“虛擬+物理”雙向映射，滿足操作員的全場景多維度的實訓(xùn)要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)席卷制造業(yè)，智能生產(chǎn)正在迅速發(fā)展。能夠交換和響應(yīng)信息的智能系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)越來越多地用于車間以管理工業(yè)生產(chǎn)過程。虛擬和物理系統(tǒng)的融合推動了智能工廠概念的發(fā)展，其特點是除了提高彈性，容錯和風險管理外，還可以在質(zhì)量，時間，資源和成本方面節(jié)省大量資金。

然而，在目前工業(yè)仿真系統(tǒng)中，普遍采用的都是數(shù)字孿生系統(tǒng)，即利用數(shù)字模型對實際的工業(yè)生產(chǎn)模型進行仿真和故障診斷，實現(xiàn)了從物理到虛擬的映射。這種數(shù)字孿生系統(tǒng)的缺陷是不能實現(xiàn)虛擬模型到物理模型的投射，即無法完成物理到虛擬的雙向映射。

另外，目前針對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，還沒有能夠覆蓋全場景的實訓(xùn)設(shè)備，包括管理平臺的仿真，HMI的仿真和實際的物理執(zhí)行器，進而并不能實現(xiàn)全場景實訓(xùn)需求。

最后，在某些特殊情況下，比如疫情期間，數(shù)字孿生系統(tǒng)從物理與虛擬之間的映射只能通過線下進行，無法實現(xiàn)遠程的控制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明針對上述問題，提供了一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)：所述實訓(xùn)系統(tǒng)是一種實現(xiàn)物理系統(tǒng)與數(shù)字化模型雙向映射的教學(xué)設(shè)備，它通過充分利用系統(tǒng)中的各種邊緣層設(shè)備，對物理實體進行數(shù)據(jù)分析與建模，完成多學(xué)科、多物理量、多時間尺度、多概率的仿真過程，并將物理系統(tǒng)在不同真實場景中的全生命周期過程反映出來。同時系統(tǒng)借助于各種高性能傳感器和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實訓(xùn)系統(tǒng)可以通過集成多維物理實體的數(shù)據(jù)，輔以數(shù)據(jù)分析和仿真模擬，近乎實時地呈現(xiàn)物理實體的實際情況，并通過虛實交互接口對物理實體進行控制，實現(xiàn)“虛擬+物理”雙向映射，可滿足學(xué)生或者技術(shù)工人的全場景多維度的實訓(xùn)要求，且在特定情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程交互。

本發(fā)明提出的一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)，具體包括：工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、HMI接口和執(zhí)行器；所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與所述執(zhí)行器通過工業(yè)總線連接；所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與所述HMI接口通過串行總線連接；所述執(zhí)行器與所述HMI接口通過串行總線連接；所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和所述HMI接口通過5G網(wǎng)絡(luò)與集中管理平臺連接；

所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采集底層設(shè)備數(shù)據(jù)，并經(jīng)由所述HMI接口傳輸至所述集中管理平臺；所述集中管理平臺根據(jù)底層設(shè)備數(shù)據(jù)進行邊緣計算，得到計算結(jié)果；所述計算結(jié)果反饋至所述HMI接口，并在所述HMI接口產(chǎn)生控制決策；所述控制決策通過所述執(zhí)行器轉(zhuǎn)換為控制指令；所述控制指令回傳至所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，并由所述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)傳回底層設(shè)備，實現(xiàn)虛擬+物理的雙向仿真映射。

本發(fā)明提供的有益效果是：集成多維物理實體的數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)物理實體的實際情況，并通過HMI接口對物理實體進行控制，實現(xiàn)“虛擬+物理”雙向映射，滿足操作員的全場景多維度的實訓(xùn)要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)雙向仿真映射實訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)多協(xié)議總線透傳數(shù)據(jù)流示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。