用于工业化制造的智能节点及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法，智能节点包含CPU模块、接口模块、输入输出模块和控制执行机构；接口模块包含以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块和485通信模块；CPU模块分别和以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块、485通信模块、输入输出模块(触摸屏)、控制执行机构电气相连。本发明专利技术结构简单，使用方便，通用性极高；能够自动实施分析通信数据、剔除无效数据，极大的提高工厂的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
用于工业化制造的智能节点及其控制方法
本专利技术涉及电子通讯和信息工程领域，尤其涉及一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法。
技术介绍
目前很多工厂中，对于设备生产数据的采集，几乎完全依靠人工完成，工厂人工统计效率低且不准确，并且流动的人员、散落的数据会给数据的保存造成一个巨大的问题。同时人工统计的效率也非常的低，往往都是每天下班或者每周进行一次统计，完全不能进行实时生产数据更新。此外，数据对于设备而言有着时效性和历史数据参考性的关键作用，从底层操作工的数据记录-数据分析-数据反馈-管理者的决策，中间的环节让数据的时效性大大降低，同时人工的记录统计也会造成数据不准确等问题，而且庞大的数据计算分析对于人力是一个非常大的耗损。随着制造业数字化工厂的不断成熟，“以信息化带动工业化”战略的不断深入，我国制造业取得了飞速的发展。工厂不仅能够完成人与人之间的相互联系、人和机器互相联系以外，还能够把事物与另外的事物联系起来，人和物也能够互联，更加体现了无时无刻的信息数据采集，各个物体间的相互感知能力。所以工业化智能节点是工业控制系统的重要组成部分,在工业控制系统中起着承上启下的作用，工业化智能节点推动了智能控制系统在工业控制中的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：用于工业化制造的智能节点，包含CPU模块、接口模块、输入输出模块和控制执行机构；所述接口模块包含以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块和485通信模块；所述CPU模块分别和以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块、485通信模块、输入输出模块、控制执行机构电气相连；所述控制执行机构一端连接外部设备、另一端和所述CPU模块相连，用于根据CPU模块的指令控制外部设备工作、并将其通信数据传递给所述CPU模块，所述控制执行机构是位移执行机构、电机执行机构、PLC执行机构中的任意一种；所述输入输出模块用于显示CPU模块和接口模块、控制执行机构的通信数据，以及输入指令给所述CPU模块；所述CPU模块用于根据接收到的指令发送相应的指令至接口模块和控制执行机构，采集接口模块、控制执行机构的通信数据对其进行分析、剔除掉无效数据后控制输入输出模块进行显示。作为本专利技术用于工业化制造的智能节点进一步的优化方案，所述CPU模块采用微处理器Exynos4412。作为本专利技术用于工业化制造的智能节点进一步的优化方案，所述以太网通信模块接口采用DM9000。作为本专利技术用于工业化制造的智能节点进一步的优化方案，所述CAN总线通信模块包含CAN控制器和CAN收发器，其中，所述CAN控制器采用MCP2510，所述CAN收发器采用PHILIP公司生产的TJA1050芯片。作为本专利技术用于工业化制造的智能节点进一步的优化方案，所述485通信模块采用SP3485作为收发器。作为本专利技术用于工业化制造的智能节点进一步的优化方案，所述输入输出模块采用12寸的LCD触摸屏。本专利技术还公开了一种基于该用于工业化制造的智能节点的通信数据分析方法，其中，CPU模块分析通信数据、剔除掉无效数据的具体步骤如下：步骤1)，建立样本数据库和训练数据库；步骤2)，将上一次剔除掉无效数据后通信数据放入样本数据库；步骤3)，根据样本数据库中的通信数据构建朴素贝叶斯分类器：步骤4)，将本次采集的通信数据放入训练数据库；步骤5)，利用朴素贝叶斯分类器对训练数据库中的通信数据进行分析，将其后验概率最大的分类类别作为本次剔除掉无效数据后的通信数据；步骤6)，将本次剔除掉无效数据后的通信数据放入样本数据库；步骤7)，清空训练数据库。作为本专利技术一种基于该用于工业化制造的智能节点的通信数据分析方法进一步的优化方案，所述步骤2)、步骤6)中将通信数据放入样本数据库的详细步骤如下：步骤A)，将通信数据存入样本数据库；步骤B)，对样本数据库中的所有数据按照其后验概率从大到小进行排序；步骤C)，如果样本数据库中的数据的数量小于等于预设的最大阈值，则保留样本数据库中的所有数据；步骤D)，如果样本数据库中的数据的数量大于预设的最大阈值，则保留前n条数据、删除其余的数据，n等于预设的最大阈值。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.结构简单，使用方便，通用性极高；2.本专利技术能够自动实施分析通信数据、剔除无效数据，极大的提高工厂的工作效率。附图说明图1为本专利智能化节点系统的方框示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术公开了一种用于工业化制造的智能节点，包含CPU模块、接口模块、输入输出模块(触摸屏)和控制执行机构。接口模块包含以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口(RS232)通信模块和485通信模块。CPU模块分别和以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口(RS232)通信模块、485通信模块、输入输出模块(触摸屏)、控制执行机构电气相连。控制执行机构一端连接外部设备、另一端和CPU模块相连，用于根据CPU模块的指令控制外部设备工作、并将其通信数据传递给CPU模块，控制执行机构是位移执行机构、电机执行机构、PLC执行机构中的任意一种。输入输出模块用于显示CPU模块和接口模块、控制执行机构的通信数据，以及输入指令给CPU模块。CPU模块用于根据接收到的指令发送相应的指令至接口模块和控制执行机构，采集接口模块、控制执行机构的通信数据对其进行分析、剔除掉无效数据后控制输入输出模块进行显示。本专利技术的具体设计如下：1、微处理器：本设计所选用的微处理器Exynos4412，该处理器采用了三星32nmHKMG工艺，是三星的第一款四核处理器，拥有丰富的外围通信接口。它是基于Cortex-A9内核，具备高的运行速度、高的运算能力。同时高效的信号处理功能与Cortex-A9系列处理器的低功耗、低成本、高性能和易于使用的优点的组合，旨在满足工业现场大量的数据采集、数据处理和数据输出。2、以太网通信模块接口的设计：本文选用网接口DM9000是一款高度集成的、低成本的单片快速以太网MAC控制器，含有带有通用处理器接口、支持10M/100M物理层和16KB的SRAM，同时该芯片还支持MII/RMII接口、支持远端唤醒和连接状态变化。3、CAN总线通信模块接口的设计：CAN总线通信模块是由CAN控制器和CAN收发器组成，由于本设计选用的微控制器Exynos4412没有集成CAN控制器，所以选用MCP2510作为CAN总线控制器。结合本文数字化工厂智能节点的需求，本设计选用的CAN收发器是PHILIP公司生产的TJA1050芯片。TJA1050是控制器区域网络(CAN)协议控制器和物理总线之间的接口，可以为总线提供差动发送性能，为CAN控制器提供差动接收性能。CAN收发器主要用来接收和发送数据，具备CAN发送器和CAN接收器的功能。4、USB通信模块接口的设计：USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，是应用在PC领域的接口技术，同时支持设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于工业化制造的智能节点，其特征在于，包含CPU模块、接口模块、输入输出模块和控制执行机构；所述接口模块包含以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块和485通信模块；所述CPU模块分别和以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块、485通信模块、输入输出模块、控制执行机构电气相连；所述控制执行机构一端连接外部设备、另一端和所述CPU模块相连，用于根据CPU模块的指令控制外部设备工作、并将其通信数据传递给所述CPU模块，所述控制执行机构是位移执行机构、电机执行机构、PLC执行机构中的任意一种；所述输入输出模块用于显示CPU模块和接口模块、控制执行机构的通信数据，以及输入指令给所述CPU模块；所述CPU模块用于根据接收到的指令发送相应的指令至接口模块和控制执行机构，采集接口模块、控制执行机构的通信数据对其进行分析、剔除掉无效数据后控制输入输出模块进行显示。

【技术特征摘要】
1.用于工业化制造的智能节点，其特征在于，包含CPU模块、接口模块、输入输出模块和控制执行机构；所述接口模块包含以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块和485通信模块；所述CPU模块分别和以太网通信模块接口、CAN总线通信模块、USB通信模块、串口通信模块、485通信模块、输入输出模块、控制执行机构电气相连；所述控制执行机构一端连接外部设备、另一端和所述CPU模块相连，用于根据CPU模块的指令控制外部设备工作、并将其通信数据传递给所述CPU模块，所述控制执行机构是位移执行机构、电机执行机构、PLC执行机构中的任意一种；所述输入输出模块用于显示CPU模块和接口模块、控制执行机构的通信数据，以及输入指令给所述CPU模块；所述CPU模块用于根据接收到的指令发送相应的指令至接口模块和控制执行机构，采集接口模块、控制执行机构的通信数据对其进行分析、剔除掉无效数据后控制输入输出模块进行显示。2.根据权利要求1所述的用于工业化制造的智能节点，其特征在于，所述CPU模块采用微处理器Exynos4412。3.根据权利要求1所述的用于工业化制造的智能节点，其特征在于，所述以太网通信模块接口采用DM9000。4.根据权利要求1所述的用于工业化制造的智能节点，其特征在于，所述CAN总线通信模块包含CAN控制器和CAN收发器，其中，所述CAN控制器采用MCP2510，所述CAN收发器采用PHILIP公司生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛化敏，许四杰，潘伟文，冯卫卫，刘海鑫，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32