[發明專利]一種基于軟件定義的工業智能控制系統

有效

• 申請號: 202011356569.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112181382B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 胡鵬飛;何春明
• 申請（專利權）人: 北京和利時系統工程有限公司
• 主分類號: G06F8/20
• 分類號: G06F8/20;G06F8/70
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 栗若木

本申請提供的一種基于軟件定義的工業智能控制系統，能夠以軟件定義的方式實現算力優化調度和動態重構，為不同的工業控制任務和邊緣計算任務按需分配資源，構建具有差異化控制和計算能力的邊緣智能控制器，同時支撐實時的工業控制任務和非實時的邊緣智能計算任務，且對于提高工業邊緣設備資源的利用率、提升邊緣整體服務能力、減小能耗具有重要意義和實際價值。另外，還能夠實現工業智能控制、邊緣計算、工業AI等實時控制和非實時計算任務需求，打通了邊緣側和云端的平臺能力，具有融合、智能、實時、靈活擴展的特點，為工業智能控制提供高效、差異化、低成本、省空間、易維護的全新解決方案。

技術領域

本申請涉及工業自動化控制技術領域，更具體地，尤其涉及一種基于軟件定義的工業智能控制系統。

背景技術

工業智能控制系統是實現智能制造和智能工廠的重要基礎，通過構建智能化工業控制系統和網絡化的工業基礎設施，能夠使工業生產具備實時控制、自主決策、系統自治的能力，實現各生產要素之間的智能化交互和自動化協同，提高工業生產的效率和智能化水平。

目前，現有的技術方案中關于工業智能控制的實現系統主要有以下三類：（1）將AI模塊附加到工業控制器中，該系統能夠使現有的普通工業控制器升級成支持工業AI應用的智能控制器，但是硬件之間的接口調整較為復雜、改造難度大；（2）在通用工業服務器上，利用虛擬化技術實現同時支撐實時和非實時任務處理的工業控制系統，該系統能夠實現硬件資源的靈活高效分配，但是實現成本較高；（3）AI控制器，該系統是在工業控制器設計制造時就搭載AI處理器，在硬件層面能夠支持工業實時控制和工業AI任務處理，但是缺乏軟件平臺的支撐，實時和非實時任務之間的隔離性差，資源利用率不高。

由此，現有技術中關于工業智能控制的實現系統，已經無法滿足工業智能化控制的業務需求及其技術挑戰。

發明內容

本申請提供了一種基于軟件定義的工業智能控制系統，用以滿足工業智能化控制的業務需求及其技術挑戰。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術方案：

一種基于軟件定義的工業智能控制系統，其特征在于，包括：軟件層面的軟件定義邊緣計算平臺和硬件層面的軟件定義邊緣智能控制器，其中：

所述軟件定義邊緣計算平臺部署在邊緣服務器和工控機算力達到預設能力的硬件基礎設施上，用于提供基于語義的工業邊緣設備孿生模型構建、邊緣設備的身份標識和解析、邊緣設備資源管理和調度、輕量級規則引擎、輕量級AI推理引擎、工業知識庫/組件庫/規則庫/基礎算法庫、輕量級容器和微服務管理、云-邊協同以及工業級邊緣計算平臺安全，實現工業邊緣側的系統自治；

所述軟件定義邊緣智能控制器采用多處理器混合異構架構，并通過對邊緣智能控制器中的硬件資源進行虛擬化映射、調度、編排和管理，以軟件定義的方式實現算力優化調度和動態重構，按需對控制器的各種資源進行配置，構建具有差異化控制和計算能力，同時支持實時工業控制和非實時邊緣計算任務處理的軟件定義虛擬控制器，實現邊緣側的智能控制。

優選的，所述軟件定義邊緣計算平臺主要實現四類邊緣設備的軟件定義，包括：終端設備、邊緣計算節點、邊緣管理節點和邊緣存儲設備，其中：

所述終端設備包括傳感器、儀器儀表和執行器，用于負責感知物理對象和環境，并根據計算結果執行相應的控制命令和動作；

所述邊緣計算節點包括具有算力的智能終端設備、工業智能網關、邊緣智能PLC、邊緣計算盒子、定制化的邊緣計算設備和工業邊緣服務器，用于負責提供邊緣側的計算能力、執行工業控制和邊緣計算任務；

所述邊緣管理節點包括邊緣服務器、工控機、計算能力達到預設能力的定制服務器和私有云，用于負責承載和運行軟件定義邊緣計算平臺，實現對其管理域內的設備資源進行管理，且作為計算節點執行邊緣計算任務；