一种可重构的织机控制系统和方法技术方案

本发明专利技术为一种可重构的织机控制系统和方法，包括客户端、云平台及由多台纺织机构成的织机网络，纺织机通过通讯模块接入织机网络并与织机网络进行通讯，智能网关管理织机网络，织机网络通过智能网关与云平台进行通讯；所述云平台由多个服务器组成，包括通讯逻辑服务器、设备程序服务器、客户端服务器、产品信息服务器和专家系统服务器，服务器之间相互通讯协同工作，并通过智能网关与织机网络通讯并为织机网络提供相应的服务，同时客户端服务器与客户端通讯。实现多个服务器之间协同工作和相互理解、服务器与织机网络的协同工作和相互理解、织机网络中的纺织机之间的协同工作和信息共享、纺织机内子模块之间的协同工作。

A reconfigurable loom control system and method

【技术实现步骤摘要】
一种可重构的织机控制系统和方法
本专利技术涉及织机工业控制
，具体为一种可重构的织机控制系统和方法。
技术介绍
数字化、网络化和智能化已经成为了工业生产的一种潮流，通过在织机上添加传感器硬件，采集织机数据和运行状况，并通过网络终端传输到云平台，利用手机、电脑等客户端对织机设备的生产集中监控，从而实现织机上网和制造执行系统(MES)的智能化。然而，工业生产的情况是复杂而变化的，需要织机的智能控制系统具有一定的柔性以适应不断变换的工业环境，而现有的智能织机控制系统，由于包括本地控制系统、网络通讯、云平台、客户端等多个部分，虽然能实现远程集中监控和比较智能的制造执行系统，但功能和性能在开发完成后就固定下来，当有较大变化时，需要重新开发，成本较高，相关技术需要进一步的提高。现有技术存在以下缺点：1.不同的厂家有不同的生产需求，不同的织机有不同的控制系统，进行智能化改造需要针对性开发配套的制造执行系统，投入成本较高。2.从织机底层设备到云平台的网络通讯，开发完成后通讯的功能和性能固定，网络通讯的灵活性不高。3.只实现了织机与对应的服务器的数据交换，缺少织机之间、织机与不同的服务器之间，不同的织机服务器之间的协同工作。“一种基于嵌入式的高速剑杆织机专机化控制系统”(专利号201910479776.9)的织机控制系统虽然对织机系统进行模块化的设计增加灵活性，通过网络模块和云平台专家系统实现织机的智能化，但对应的嵌入式控制系统开发投入较大，更新换代成本高，网络通讯功能固定，移植新的功能困难，只有织机与专家系统的通讯，通讯对象单一，不能有效利用织机网络完成更加复杂的功能。基于现有的不足，针对织机控制的工业互联方案向这灵活、开发、柔性化的方向的优化很有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种可重构的织机控制系统和方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1.织机控制系统通过多个服务器与织机网络的协同工作，可以对织机网络连接逻辑程序、织机设备程序、织机生产参数进行修改，利用服务器通过网络更改软件程序实现织机控制系统的可重构。2.系统通讯采用面向协同工作的JSON语言，通讯过程快捷、通讯内容灵活，可以快速的交换数据，对通讯内容进行较为详细的描述，通过解析JSON语言便使通讯的设备能够理解通讯的内容，信息共享更为方便。3.织机的硬件根据功能划分为多个功能不同的子模块，由其中负责协调其它模块的主控模块协调工作任务，多个功能不同的子模块协同工作，改进子模块和增加子模块可改变织机控制系统的功能和性能，出现故障可更换对应的子模块，从而使织机控制系统具有一定的柔性。4.用户对织机网络的需求，通过客户端、服务器最后部署到智能网关，织机网络通过智能网关进行管理，智能网关和织机的通讯模块通过JSON语言通讯，修改通讯模块的程序和程序设定的参数，更改通讯模块的TCP连接和通讯任务，使织机网络能够可重构。5.本专利技术在硬件和软件上都具备一定的柔性，当工业环境改变时，织机控制系统能够通过网络，利用云平台服务器快速改动适应新的生产需求，同时可以与多个服务器进行协同工作，监控织机生产的同时对织机进行故障报警和诊断，生产产品的同时向客户提供产品定制的服务，当客户应对多变和趋向个性化的市场需求，需要迅速改变生产的纺织产品时，借助云平台服务器上行业专家、研发人员和其它厂商上传的设备程序、生产参数和产品信息，根据客户定制的产品需求，快速调整纺织机的程序和生产参数，完成定制产品的生产，实现知识的复用。利用不同服务器带来的不同功能，灵活的应对变换的生产需求。附图说明图1为本专利技术可重构的织机控制系统的工业互联宏观架构。图2为织机控制系统的通讯模块功能示意。图3为一种可重构的纺织机的硬件结构框图。图4为织机控制系统的可重构的网络互联方法。具体实施方式为使本专利技术的实施方案与意义优势表述得更为清楚，下面结合附图对本专利技术进行更为详细的说明。本专利技术为一种可重构的织机控制系统，通过织机网络和平台服务实现织机控制系统的可重构，包括系统的工业互联宏观架构和一种柔性的织机控制的硬件结构。其工业互联宏观架构如图1所示，纺织机1通过通讯模块2，接入织机网络3并与织机网络3进行通讯，智能网关4管理织机网络3，织机网络3通过智能网关4与云平台进行通讯，云平台由多个服务器组成，包括通讯逻辑服务器5、设备程序服务器6、客户端服务器7、产品信息服务器8、专家系统服务器9，服务器之间相互通讯协同工作，并通过智能网关4与织机网络3通讯提供相应的服务，同时客户端服务器7与客户端10通讯，用户通过客户端10实现对织机的监控，并利用系统的可重构性，根据厂家和工业环境的需要和改变系统的功能和性能。织机控制系统运用机器协同与理解的原理，采用面向协同工作的通讯方法，根据实际需求，选择通讯延时小、数据交换效率高、通讯内容灵活、利于计算机解析和理解的通讯语言，以满足多个机器协同工作时并行的通讯需要，例如将要通讯的信息转换为JSON的格式，对信息进行描述，用于几个需要协同工作的设备通讯，使几个设备能够相互理解。所述织机控制系统运用上述原理，实现多个服务器之间协同工作和相互理解，服务器与织机网络的协同工作和相互理解，织机网络中的织机之间的协同工作和信息共享，纺织机内子模块之间的协同工作。将纺织机的硬件按照功能拆分为多个部分，包括负责通讯的通讯模块、负责协调其它模块工作的主控模块、具有其它不同的控制功能的子控模块，每个部分都可作为一个电子控制单元，是织机控制系统的子模块，通过上述子模块之间的协同工作，实现一种柔性的硬件结构(参见图3)，主控模块主要协调子控模块之间的协同工作，由子控模块直接对纺织的运动机构进行控制，上述子模块(主控模块、通讯模块、子控模块)之间通过模块之间的常用的通讯方式，如现场总线、控制器局域网和控制器厂家如西门子开发的专用通讯协议，实现相互理解和协调工作。例如，主控模块与这些子控模块之间通过CANBUS进行通讯，主控模块与通讯模块连接，使系统能够进行网络通讯，同时通讯模块也可利用CANBUS直接与子控模块进行通讯，进行数据交换，也可进行反向编程，绕过主控模块，提供更高的通讯效率。织机传感器(属于纺织机生产线本身固有的设备)监测运动机构的数据，并将数据传输给子控模块完成对运动机构的准确控制，有些重要的传感器(包括检测纺织机控制效果的传感器、检测纺织机故障情况的传感器、检测纺织机产品质量的传感器，如检测纺织机的电机转速的传感器、检测纺织机张力的传感器、检测纺织机生产产品质量的光学传感器、检测纺织机主轴故障情况的主轴振动传感器)可以通过现场总线传输给主模块，帮主模块协调控制和通讯任务，可由主模块处理后，将这些重要的传感器数据分享给子控模块。其它外接设备如组态屏也可通过现场总线与主控模块连接，协同工作。主控模块由于需要协同多个任务，可将任务分配给子控模块，也可搭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可重构的织机控制系统，包括客户端、云平台及由多台纺织机构成的织机网络，其特征在于，纺织机通过通讯模块接入织机网络并与织机网络进行通讯，智能网关管理织机网络，织机网络通过智能网关与云平台进行通讯；所述云平台由多个服务器组成，包括通讯逻辑服务器、设备程序服务器、客户端服务器、产品信息服务器和专家系统服务器，服务器之间相互通讯协同工作，并通过智能网关与织机网络通讯并为织机网络提供相应的服务，同时客户端服务器与客户端通讯；/n运用机器协同与理解的原理，实现多个服务器之间协同工作和相互理解、服务器与织机网络的协同工作和相互理解、织机网络中的纺织机之间的协同工作和信息共享、纺织机内子模块之间的协同工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种可重构的织机控制系统，包括客户端、云平台及由多台纺织机构成的织机网络，其特征在于，纺织机通过通讯模块接入织机网络并与织机网络进行通讯，智能网关管理织机网络，织机网络通过智能网关与云平台进行通讯；所述云平台由多个服务器组成，包括通讯逻辑服务器、设备程序服务器、客户端服务器、产品信息服务器和专家系统服务器，服务器之间相互通讯协同工作，并通过智能网关与织机网络通讯并为织机网络提供相应的服务，同时客户端服务器与客户端通讯；
运用机器协同与理解的原理，实现多个服务器之间协同工作和相互理解、服务器与织机网络的协同工作和相互理解、织机网络中的纺织机之间的协同工作和信息共享、纺织机内子模块之间的协同工作。


2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，将纺织机的硬件按照功能拆分为多个部分，包括负责通讯的通讯模块、负责协调其它模块工作的主控模块、具有其它不同的控制功能的子控模块，主控模块主要协调子控模块之间的协同工作，由子控模块直接对纺织的运动机构进行控制，子控模块通过CAN总线与通讯模块和主控模块通信，主控模块直接与通讯模块通讯，同时通讯模块利用CANBUS直接与子控模块进行通讯，能进行反向编程，主控模块协调各子控模块与通讯模块通讯的时序。


3.根据权利要求1所述的可重构的织机控制系统，其特征在于，通讯逻辑服务器、设备程序服务器、客户端服务器、产品信息服务器、专家系统服务器分别提供织机网络的通讯逻辑程序、织机设备的程序、设备监控界面、产品生产信息和故障诊断服务，多个服务器之间通过JSON语言进行数据交换，进行协同工作，将织机设备的程序、织机网络的通讯逻辑程序、织机监控的参数、织机生产产品的信息通过相互对应，使织机设备的程序与织机网络的通讯逻辑程序对应，纺织机与织机网络能正常通讯；使织机监控的参数与织机生产产品的信息对应，监控织机生产产品的过程中的重要参数；使织机监控的参数与织机设备的程序对应，监控织机设备程序设定的重要参数，同时织机设备的程序利用监控数据优化对织机的控制；
织机网络的通讯逻辑程序将其它服务器向织机网络反馈的程序和信息，按照相应的逻辑部署到织机网络中，将织机网络的通讯逻辑程序部署到管理织机网络的智能网关中，由智能网关解析织机网络的通讯逻辑程序并管理织机网络，将织机设备的程序部署到纺织机里的相应设备程序存储器中，并完成织机监控参数的上传和织机生产参数的设定，通讯模块将云平台的多个服务器发送的JSON语言进行解析，并作为织机设备反向编程的API接口；通过织机网络中的纺织机之间的协同工作和信息共享，由织机网络完成一部分通讯工作，服务器向某个纺织机传输的数据，其它纺织机能通过织机网络获得，减轻了服务器的数据传输压力。


4.根据权利要求1所述的可重构的织机控制系统，其特征在于，云平台的服务器为腾讯云、阿里云或亚马逊云的服务器，智能网关为XL91或XL90的工业物联网智能网关，通讯模块为宜科IoTHub边缘控制器或WIFI通讯模块。


5.一种可重构的织机控制方法，该方法使用权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖艳军，王宽，肖艳春，周围，孟召宗，刘伟玲，彭凯，
申请(专利权)人：江苏科瑞德智控自动化科技有限公司，河北工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32