一种玻璃深加工生产线分布式集成方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种玻璃深加工生产线分布式集成方法及其系统，在不同地域的四个实物单元分别在不同时间段通过通讯接口和玻璃深加工生产线仿真模型建立实时通讯和动作同步化，上位机发送实际生产信息指令，进行玻璃深加工模拟生产，对联网的实物单元进行分布式集成测试，检测联网的实物单元的空载作用情况是否符合预设生产要求；分布式集成测试包括纵向集成测试和横向集成测试。在数字孪生技术的驱动下，通过虚拟仿真平台和生产线实物设备的双向真实映射和实时信息交互，实现仿真生产整线和实物生产整线的全要素、全流程和全业务数据的集成和融合，最终完成整条玻璃深加工生产线的部署和搭建。

A distributed integration method and system for glass processing line

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃深加工生产线分布式集成方法及其系统
本专利技术涉及玻璃加工自动化
，尤其涉及一种玻璃深加工生产线分布式集成方法及其系统。
技术介绍
玻璃深加工生产线为对玻璃二次加工，即以一次成型的平板玻璃为基本原料，根据使用要求，采用不同的加工工艺制成的具有特定功能的玻璃产品的生产线。玻璃深加工生产线的设计方案的最终验证，需要将各单元设备集成起来，架设管控系统，实行联调联试。但不同的设备在不同的厂家定制生产，在完成整线布置时，需要将各单元集成，分布式集成主要包括数据集成、过程集成和应用集成。为了避免过长的集成测试周期、降低资金与场地占用成本，整线送到在客户企业前，总是希望将不同供应商的设备之间，设备与整线之间进行异地分段式测试(通讯测试、控制网络测试、整线作业测试)。但目前的测试平台局限在单机宣称性能与功能的测试与验证，设备与设备之间异地集成测试局限于通过网络进行简单的通讯测试，一方面实时性差，使得整线虚拟运行过程不能真实模拟实际生产过程，另一方面，各个工艺段的专机设备简单拼接组成，仅仅局限在通讯测试，不能进行作业协同测试。整线的集成与测试只能在实物设备由实地完成组装后，才能开展联调联试，无法实现异地分段式的集成和测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种玻璃深加工生产线分布式集成方法及其系统，可实现分时、异地集成与测试，降低了设计到生产制造之间的不确定性，缩短到终端客户处进行联调联试的周期，提前发现与规避设计隐患，大幅削减场地成本与资金占用成本。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种玻璃深加工生产线分布式集成方法，玻璃深加工生产线拆分为四个实物单元，并四个所述实物单元分别在不同地域进行设计、制造和测试，四个所述实物单元为原片仓实物单元、钢化仓实物单元、钢化炉排片实物单元和中空配对实物单元，包括以下步骤：三维建模步骤，在仿真系统分别对四个所述实物单元进行三维建模，包括对各个所述实物单元中的所有单机实物设备进行三维建模，形成原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型，并根据玻璃深加工生产线的设计要求信息在仿真系统将原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型进行组装，搭建成玻璃深加工生产线仿真模型；所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型和所述玻璃深加工生产线中对应的单机实物设备完全一致，包括生产线的具体布局、各实物单元的外观与形态、和单机实物设备中各传感器的布置；异地虚实同步步骤，根据玻璃生产工艺流程要求，在仿真系统编制所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型的动作控制脚本，通过脚本语言控制所述单机设备模型的加工动作，然后所述玻璃深加工生产线仿真模型在仿真系统进行离线运行；所述玻璃深加工生产线仿真模型离线运行成功后，利用数字孪生技术，各个所述实物单元的单机实物设备通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型中对应的单机设备模型建立实时通讯和动作同步化；异地分时集成测试步骤，在仿真系统设置四个单元管控模块，四个所述单元管控模块分别控制原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型；设置上位机，所述上位机通过工业以太网对四个单元管控模块发送实际生产信息指令；在不同地域的四个所述实物单元分别在不同时间段通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型建立实时通讯和动作同步化，所述上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令，进行玻璃深加工模拟生产，对联网的所述实物单元进行分布式集成测试，检测联网的所述实物单元的空载作用情况是否符合预设生产要求；所述分布式集成测试包括纵向集成测试和横向集成测试；所述纵向集成测试由下行指令通道测试和上行信息通道测试组成，所述下行指令通道测试为检测上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令时，联网的所述实物单元是否按照所述实际生产信息指令动作；所述上行信息通道测试为检测联网的所述实物单元是否将运行状态信息真实反馈至上位机；所述横向集成测试由设备间物理动作衔接测试和单元间状态信息传输测试组成，所述设备间物理动作衔接测试为检测联网的所述实物单元中各个单机实物设备是否根据设定的玻璃生产工艺流程，下游的单机实物设备是否始终承接上游的单机实物设备的加工动作；所述单元间状态信息传输测试为检测联网的所述实物单元在玻璃深加工模拟生产中，是否能接收到上游的实物单元的状态信息，并其对应的单元管控模块是否可根据接收到的状态信息控制各个单机实物设备的加工动作，以及联网的所述实物单元是否能将自身的状态信息传输给下游的实物单元。优选地，所述下行指令通道测试包括以下步骤：步骤A1，联网的所述实物单元由PLC控制网络通过交换机接口，以I/O点位信息的形式，与其对应的单元仿真模型的软PLC模块的I/O点位绑定，联网的所述实物单元由PLC控制网络驱动；步骤A2，所述上位机通过工业以太网对四个所述单元管控模块发送实际生产信息指令；步骤A3，四个所述单元管控模块分别将接收到的实际生产信息指令转换为机器指令，并通过OPC协议和数据库通讯机制将机器指令下发给所述玻璃深加工生产线仿真模型，而与联网的所述实物单元对应的单元管控模块将机器指令同时下发给所述PLC控制网络；步骤A4，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，所述PLC控制网络根据接收到的机器指令驱动联网的所述实物单元运行，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤A5，所述上位机建立仿真模型视图，通过所述仿真模型视图检测所述玻璃深加工生产线仿真模型的运行状态，从而检测联网的所述实物单元是否按照所述实际生产信息指令动作。优选地，所述上行信息通道测试包括以下步骤：步骤B1，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤B2，所述PLC控制网络通过SCADA系统(即数据采集与监视控制系统)采集联网的所有单机实物设备的状态信息，并将采集到的所述状态信息上传至所述上位机；步骤B3，比较所述上位机接收到的状态信息与所述PLC控制网络采集的状态信息，检测是否完成一致。优选地，所述设备间物理动作衔接测试包括以下步骤：步骤C1，将联网的所述实物单元的所有单机实物设备，根据设定的玻璃生产工艺流程，通过物理接口连接成一个整体；步骤C2，所述上位机通过工业以太网对四个所述单元管控模块发送实际生产信息指令；步骤C3，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，所述PLC控制网络根据接收到的机器指令驱动联网的所述实物单元运行，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤C4，所述上位机通过所述仿真模型视图检测在联网的所述实物单元中，下游的单机实物设备是否始终承接上游的单机实物设备的加工动作。优选地，所述单元间状态信息传输测试包括以下步骤：步骤D1，在联网的所述实物单元中，各个单机实物设备的状态信息通过工业以太网集成到数据总线，所述数据总线和单元管控模块连接，将状态信息传输给对应的单元管控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于：玻璃深加工生产线拆分为四个实物单元，并四个所述实物单元分别在不同地域进行设计、制造和测试，四个所述实物单元为原片仓实物单元、钢化仓实物单元、钢化炉排片实物单元和中空配对实物单元，包括以下步骤：三维建模步骤，在仿真系统分别对四个所述实物单元进行三维建模，包括对各个所述实物单元中的所有单机实物设备进行三维建模，形成原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型，并根据玻璃深加工生产线的设计要求信息在仿真系统将原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型进行组装，搭建成玻璃深加工生产线仿真模型；所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型和所述玻璃深加工生产线中对应的单机实物设备完全一致，包括生产线的具体布局、各实物单元的外观与形态、和单机实物设备中各传感器的布置；异地虚实同步步骤，根据玻璃生产工艺流程要求，在仿真系统编制所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型的动作控制脚本，通过脚本语言控制所述单机设备模型的加工动作，然后所述玻璃深加工生产线仿真模型在仿真系统进行离线运行；所述玻璃深加工生产线仿真模型离线运行成功后，利用数字孪生技术，各个所述实物单元的单机实物设备通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型中对应的单机设备模型建立实时通讯和动作同步化；异地分时集成测试步骤，在仿真系统设置四个单元管控模块，四个所述单元管控模块分别控制原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型；设置上位机，所述上位机通过工业以太网对四个单元管控模块发送实际生产信息指令；在不同地域的四个所述实物单元分别在不同时间段通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型建立实时通讯和动作同步化，所述上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令，进行玻璃深加工模拟生产，对联网的所述实物单元进行分布式集成测试，检测联网的所述实物单元的空载作用情况是否符合预设生产要求；所述分布式集成测试包括纵向集成测试和横向集成测试；所述纵向集成测试由下行指令通道测试和上行信息通道测试组成，所述下行指令通道测试为检测上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令时，联网的所述实物单元是否按照所述实际生产信息指令动作；所述上行信息通道测试为检测联网的所述实物单元是否将运行状态信息真实反馈至上位机；所述横向集成测试由设备间物理动作衔接测试和单元间状态信息传输测试组成，所述设备间物理动作衔接测试为检测联网的所述实物单元中各个单机实物设备是否根据设定的玻璃生产工艺流程，下游的单机实物设备是否始终承接上游的单机实物设备的加工动作；所述单元间状态信息传输测试为检测联网的所述实物单元在玻璃深加工模拟生产中，是否能接收到上游的实物单元的状态信息，并其对应的单元管控模块是否可根据接收到的状态信息控制各个单机实物设备的加工动作，以及联网的所述实物单元是否能将自身的状态信息传输给下游的实物单元。...

【技术特征摘要】
1.一种玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于：玻璃深加工生产线拆分为四个实物单元，并四个所述实物单元分别在不同地域进行设计、制造和测试，四个所述实物单元为原片仓实物单元、钢化仓实物单元、钢化炉排片实物单元和中空配对实物单元，包括以下步骤：三维建模步骤，在仿真系统分别对四个所述实物单元进行三维建模，包括对各个所述实物单元中的所有单机实物设备进行三维建模，形成原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型，并根据玻璃深加工生产线的设计要求信息在仿真系统将原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型进行组装，搭建成玻璃深加工生产线仿真模型；所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型和所述玻璃深加工生产线中对应的单机实物设备完全一致，包括生产线的具体布局、各实物单元的外观与形态、和单机实物设备中各传感器的布置；异地虚实同步步骤，根据玻璃生产工艺流程要求，在仿真系统编制所述玻璃深加工生产线仿真模型中的所有单机设备模型的动作控制脚本，通过脚本语言控制所述单机设备模型的加工动作，然后所述玻璃深加工生产线仿真模型在仿真系统进行离线运行；所述玻璃深加工生产线仿真模型离线运行成功后，利用数字孪生技术，各个所述实物单元的单机实物设备通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型中对应的单机设备模型建立实时通讯和动作同步化；异地分时集成测试步骤，在仿真系统设置四个单元管控模块，四个所述单元管控模块分别控制原片仓单元仿真模型、钢化仓单元仿真模型、钢化炉排片单元仿真模型和中空配对单元仿真模型；设置上位机，所述上位机通过工业以太网对四个单元管控模块发送实际生产信息指令；在不同地域的四个所述实物单元分别在不同时间段通过通讯接口和所述玻璃深加工生产线仿真模型建立实时通讯和动作同步化，所述上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令，进行玻璃深加工模拟生产，对联网的所述实物单元进行分布式集成测试，检测联网的所述实物单元的空载作用情况是否符合预设生产要求；所述分布式集成测试包括纵向集成测试和横向集成测试；所述纵向集成测试由下行指令通道测试和上行信息通道测试组成，所述下行指令通道测试为检测上位机向联网的所述实物单元和所述玻璃深加工生产线仿真模型发送实际生产信息指令时，联网的所述实物单元是否按照所述实际生产信息指令动作；所述上行信息通道测试为检测联网的所述实物单元是否将运行状态信息真实反馈至上位机；所述横向集成测试由设备间物理动作衔接测试和单元间状态信息传输测试组成，所述设备间物理动作衔接测试为检测联网的所述实物单元中各个单机实物设备是否根据设定的玻璃生产工艺流程，下游的单机实物设备是否始终承接上游的单机实物设备的加工动作；所述单元间状态信息传输测试为检测联网的所述实物单元在玻璃深加工模拟生产中，是否能接收到上游的实物单元的状态信息，并其对应的单元管控模块是否可根据接收到的状态信息控制各个单机实物设备的加工动作，以及联网的所述实物单元是否能将自身的状态信息传输给下游的实物单元。2.根据权利要求1所述的玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于，所述下行指令通道测试包括以下步骤：步骤A1，联网的所述实物单元由PLC控制网络通过交换机接口，以I/O点位信息的形式，与其对应的单元仿真模型的软PLC模块的I/O点位绑定，联网的所述实物单元由PLC控制网络驱动；步骤A2，所述上位机通过工业以太网对四个所述单元管控模块发送实际生产信息指令；步骤A3，四个所述单元管控模块分别将接收到的实际生产信息指令转换为机器指令，并通过OPC协议和数据库通讯机制将机器指令下发给所述玻璃深加工生产线仿真模型，而与联网的所述实物单元对应的单元管控模块将机器指令同时下发给所述PLC控制网络；步骤A4，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，所述PLC控制网络根据接收到的机器指令驱动联网的所述实物单元运行，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤A5，所述上位机建立仿真模型视图，通过所述仿真模型视图检测所述玻璃深加工生产线仿真模型的运行状态，从而检测联网的所述实物单元是否按照所述实际生产信息指令动作。3.根据权利要求2所述的玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于，所述上行信息通道测试包括以下步骤：步骤B1，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤B2，所述PLC控制网络通过SCADA系统(即数据采集与监视控制系统)采集联网的所有单机实物设备的状态信息，并将采集到的所述状态信息上传至所述上位机；步骤B3，比较所述上位机接收到的状态信息与所述PLC控制网络采集的状态信息，检测是否完成一致。4.根据权利要求2所述的玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于，所述设备间物理动作衔接测试包括以下步骤：步骤C1，将联网的所述实物单元的所有单机实物设备，根据设定的玻璃生产工艺流程，通过物理接口连接成一个整体；步骤C2，所述上位机通过工业以太网对四个所述单元管控模块发送实际生产信息指令；步骤C3，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，所述PLC控制网络根据接收到的机器指令驱动联网的所述实物单元运行，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤C4，所述上位机通过所述仿真模型视图检测在联网的所述实物单元中，下游的单机实物设备是否始终承接上游的单机实物设备的加工动作。5.根据权利要求2所述的玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于，所述单元间状态信息传输测试包括以下步骤：步骤D1，在联网的所述实物单元中，各个单机实物设备的状态信息通过工业以太网集成到数据总线，所述数据总线和单元管控模块连接，将状态信息传输给对应的单元管控模块；步骤D2，所述上位机通过工业以太网对四个所述单元管控模块发送实际生产信息指令；步骤D3，所述玻璃深加工生产线仿真模型根据接收到的机器指令进行玻璃深加工模拟生产，所述PLC控制网络根据接收到的机器指令驱动联网的所述实物单元运行，利用数字孪生技术，对应的单元仿真模型和联网的所述实物单元同步运行；步骤D4，所述上位机通过所述仿真模型视图查看所述玻璃深加工生产线仿真模型的动作是否顺畅，联网的所述实物单元是否出现动作延误或者动作错误，从而检测出联网的所述实物单元在玻璃深加工模拟生产中，是否能接收到上游的实物单元的状态信息，并其对应的单元管控模块是否可根据接收到的状态信息控制各个单机实物设备的加工动作，以及联网的所述实物单元是否能将自身的状态信息传输给下游的实物单元。6.根据权利要求1所述的玻璃深加工生产线分布式集成方法，其特征在于，所述三维建模步骤包括：步骤E1，对四个所述实物单元的单机实物设备进行三维建模，依据单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，严都喜，陈新，张定，林贵祥，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44