模型组态化的流水型产品制造装备软硬件一体化建模方法技术

本发明专利技术公开了一种面向流水型产品加工装备的建模方法。这类装备由多个加工处理节点按照产品加工处理逻辑以流水线模式连接在一起形成。本发明专利技术中的方法应用于这类装备的基于控制系统的软硬件一体化设计与控制系统的生成。该方法将这类装备视为基于流水线的体系，定义了加工器、传输器、传感器、缓存器和阀门五类组态用于抽象流水线成分，用户根据待设计装备的功能与性能需求，采用可视化方式基于这五类组态定义装备系统的逻辑结构，并自顶向下逐步实现流水线中各成分，最后将流水线中硬件驱动部件映射为装备系统的硬件模块，给出模块的功能与性能规范以及控制系统软件代码。该方法特别适合对诸如复合3D打印和基于协同工作的制造装备进行敏捷设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机系统结构领域，特别涉及是计算机应用系统与数控装备融合的构造方法。
技术介绍
面向领域建模（DSM,Domain-SpecificModeling）是通过对特定领域的分析和抽象，得到该领域的共性和变化特征，建立该领域的构件库与框架库，最后通过领域建模和代码生成实现领域应用。面向领域的建模被称为“下一代建模方法”。面向领域建模采用面向领域的建模语言，而不是通用的UML（UnifiedModelingLanguage）。面向领域的建模语言是对特定领域的抽象，而不是对代码的抽象，它符合特定领域的使用习惯，具有特定领域的语义，与特定的实现平台无关。在DSM的实施过程中，开发人员可以直接使用该建模语言进行系统开发，根据自己的需求量身定做自己的软件。基于领域模型的数控设计平台的实现包括面向平台的开发和面向应用的开发。面向平台的开发是数控系统应用开发的基础，由领域专家开发数控语言、模型解释器、数控组件库，为领域工程师提供开发环境和工具集。面向应用开发则利用该开发平台和工具集，通过需求分析、模型构建、仿真验证、代码自动生成，迅速搭建面向特定平台的数控系统。相应地，领域模型需要转换为某一特定的平台实现，其实现必须完整而等价地反映模型的设计语义和限制。按照流水型产品封装设备领域模型的语义特点，其实现平台需要有效反映：A)流水线传送与工位间的协作；B)和流水线间的传送协作。流水型传送对象和工位对象具有稳定的接口和规范，以用于快速扩展和无缝接入。工位对象的功能应该柔性化，以便于具体用户通过相关的交互软件决定其最终运行功能。逻辑控制模型与具体电气控制高度解耦，以便于随机械设备更换而快速切换控制实现支持，和易于接入仿真实现方案。数字控制系统还应该具备数据管理，生产管理和监控等功能。这一系列的需求实际上已经存在数控系统设计领域已久并且没有得到理想的解决方案。本专利技术的领域模型实现平台，以领域模型为基础，吸收集中各种相关领域的开发实现方案，提供根据领域模型实例自动生成全部或大部分实现代码以及其运行平台，其代码与平台经过精心设计和多次测试，有效解决上述数控系统开发实现中存在的问题。
技术实现思路
一、专利技术的基本内容与目的流水型产品加工与制造设备是一种复杂数控系统,相当于集成在一部设备上的几条产品加工生产线,广泛用于包括IC卡封装与个人化一体以及复合3D打印系统在内的一体化的产品生产、制造、封装、加工及初始化。但这类生产装备的设计与实现，缺乏领域平台支撑，不支持软硬件一体化建模，效率低下,亟待高效的开发方法及其支撑环境与工具。本专利技术的目的在于克服该类加工制造装备的设计与实现中存在的问题，给出一种创新的方法与支撑体系，支持复杂数控装备的软硬件一体化建模与设计，实现这类设备的敏捷设计。二、组态化流水线模型2.1组态化流水线的组成组态化的流水线模型的组成成分是节点，节点是软件定义的硬件系统，即SDH（SoftwareDefinedHardware），是具有输入端口、输出端口与控制端口的处理与加工装置。l输入端口用于接收节点待加工处理的物料l输出端口用于将加工处理完毕的物料输出，l控制端口是节点的组态的服务接口，是服务化的软件，用于输入数字化的控制命令、输出数字化的服务结果。其中物料是指节点的加工处理的物理对象，属于产品的中间形态。节点具有加工器、传输器、传感器、缓存器、阀门五种类型：l“加工器”用于对产品的中间形态（下称“物体”）执行某种由用户软件定义的具体操作。输入输出可以接传输器、开关、传感器；l“传输器”用于物理地将物体从一个处理器传输到另一个处理器。输入输出可以接处理器、开关及其他传输器l“传感器”用于自动感应某种事件，并且发出感应信号；l“缓存器”用于暂存待送到下一个节点的物体（可以是数据、物料或加工品），可以被随时调取。l“阀门”用于控制处理器、传输器、传感器的接通（启动），通过条件控制。分为两类：ü分配阀门：一个输入，多个将输出。将输入按条件与某输出接通ü选择阀门：多个输入，一个输出，将某一按条件选定的输入与输出接通。每个开关有一个条件表达式控制—开关条件。开关条件可以是以传感器信号为操作数的条件表达式。组态的基本接口指令：系统定义了元组态Configure，下面是该元组态的基本接口指令：1.连通函数原型：voidConnect(Response&resp)说明：该节点连接到流水线输出参数：resp-调用返回信息2.启动函数原型：voidStart(Response&resp)说明：当节点处于停止状态时，启动节点，使该节点处于运行状态输出参数：resp-调用返回信息3.重启复位函数原型：voidReset(Response&resp)说明：实现重启复位和清线功能。读取resp获取函数执行成功与否输出参数：resp-调用返回信息4.停止函数原型：voidStop(Response&resp)说明：停止节点，使该节点处于脱机状态输出参数：resp-调用返回信息5.暂停函数原型：voidPause(Response&resp)说明：当节点处于运行状态时，暂停节点输出参数：resp-调用返回信息6.设置配置脚本函数原型：voidFormat(Response&resp,constantchar*xmlDesc)说明：加工前需配置加工参数，通过使用该函数，设置配置脚本输出参数：resp-调用返回信息输入参数：xmlDesc：配置脚本7.执行函数原型：voidProcess(Response&resp,char*type)说明：让节点执行进行相应的加工操作输入参数：type–加工类型输出参数：resp-调用返回信息8.输入函数原型：voidInput(Response&resp,constintID)说明：执行加工品进入节点操作输入参数：ID–加工品编号输出参数：resp-调用返回信息9.加载函数原型：voidLoad(Response&resp,constchar*materialType,constintID,constintentryCtn,constchar**names,constchar**values)说明：加载要进行操作的数据，该方法同时会实现进卡操作输出参数：resp-调用返回信息输入参数：materialType–物料类型：ID–加工品编号：entryCtn–欲发送物料条目的数量：names–物料条目的名称：values–物料条目名称对应的值10.输出函数原型：voidInput(Response&resp)说明：执行节点输出加工品操作输出参数：resp-调用返回信息11.响应参数Response说明：函数执行的返回，表示该函数的执行成功与否结构体声明：structResponse{Intcode,//响应编码Boolstates,//状态，即成功或失败char*cause//原因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于流水线体系的制造装备系统的软硬件一体化建模方法及其支撑环境，其特征在于，将制造装备看作是由流水线构成，即基于流水线体系，自顶向下定义与实现该流水线，最后生成所设计的制造装备的基于流水线的逻辑结构图和控制系统的软件。

【技术特征摘要】
1.一种基于流水线体系的制造装备系统的软硬件一体化建模方法及其支撑环境，其特征在于，将制造装备看作是由流水线构成，即基于流水线体系，自顶向下定义与实现该流水线，最后生成所设计的制造装备的基于流水线的逻辑结构图和控制系统的软件。2.权利要求1所述的流水线体系，是一种组态化的流水线模型；流水线的组成成分是节点；节点是软件定义的硬件系统，即SDH（SoftwareDefinedHardware），其中的软件成分称为组态；硬件完成实际的物料加工与处理，组态是服务化的硬件控制体，以服务的模式工作，接受其他组态的服务指令，分析后调用组态的控制模块实现对硬件的控制；组态是用户可配置与可扩展的软件组件，用户在元组态的基础上通过配置和扩展使元组态具体化，满足节点的设计要求；配置是参数配置与开关配置，扩展是软件的面向对象模式的扩展。3.权利要求2所述的节点，是具有输入端口、输出端口与控制端口的处理与加工装置；输入端口与输出端口是物理端口，其中输入端口用于接收节点待加工处理的物料，输出端口用于将加工处理完毕的物料输出，控制端口是节点的组态的服务接口，是服务化的软件，用于输入数字化的控制命令、输出数字化的服务结果；这里，物料是指节点的加工处理的物理对象，属于产品的中间形态。4.权利要求2所述的流水线节点，包括加工器、传输器、传感器、...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐德昱，沈阳，余敏聪，周娜琴，
申请(专利权)人：齐德昱，
类型：发明
国别省市：广东;44