恭喜同济大学马玉敏获国家专利权
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龙图腾网恭喜同济大学申请的专利一种基于单元级CPS的模拟智能设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115390529B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211071045.9,技术领域涉及:G05B19/418;该发明授权一种基于单元级CPS的模拟智能设备是由马玉敏;蔡静雯;陈心一;乔非设计研发完成,并于2022-08-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于单元级CPS的模拟智能设备在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于单元级CPS的模拟智能设备,包括物理空间和信息空间,其中物理空间包括:状态感知模块,用于从物理设备收集感知数据;指令执行模块,用于控制物理设备运行,信息空间包括:本地数据库,用于接收感知数据和控制策略,存储物理设备的状态信息及对物理设备的控制策略;数据采集模块,用于获取物理设备运行过程中的感知数据;智能计算模块,用于接收控制策略和感知数据,输出支持智能决策的数据;决策控制模块,用于根据支持智能决策的数据,生成对物理设备的控制指令;通信模块,用于实现智能设备与上层控制系统间、智能设备间的数据传输。与现有技术相比,本发明具有运行周期短,时间、硬件成本低,扩展性灵活性强等优点。
本发明授权一种基于单元级CPS的模拟智能设备在权利要求书中公布了:1.一种基于单元级CPS的模拟智能设备,其特征在于,包括物理空间(7)和信息空间(1),所述物理空间(7)包括:状态感知模块(10),用于从物理设备收集当前的感知数据;指令执行模块(12),用于根据收到的控制指令控制物理设备运行,所述信息空间(1)包括:本地数据库(3),用于接收感知数据和控制策略,存储物理设备的状态信息及对物理设备的控制策略;数据采集模块(5),用于通过触发型数据采集方式或周期采集方式获取物理设备运行过程中的感知数据;智能计算模块(4),用于接收控制策略和感知数据,输出支持智能决策的数据;决策控制模块(6),用于接收支持智能决策的数据,据此生成对物理设备的控制指令;通信模块(2),用于通过第一通信协议实现智能设备与上层控制系统间的数据传输,所述模拟智能设备的载体为控制器,所述的第一通信协议为OPCUA通信协议,所述通信模块(2)通过第二通信协议与其它模拟智能设备的通信模块进行数据传输,所述第二通信协议为TCPIP协议,多台同类型或不同类型的模拟智能设备通过数据总线进行数据交互与共享,实现设备间自主协商和协同决策,上层控制系统用于实现对车间生产状态实时感知,以及下达控制策略指导车间生产运行,所述控制器为单片机、可编程逻辑控制器中的一种或多种,所述的物理空间(7)还包括:故障报警模块(11),用于感知物理设备故障并触发故障修复机制,所述感知数据包括设备激活状态信息、运行状态信息、故障状态信息、设备当前工件的生产状态信息中的一项或多项,所述的触发型数据采集方式包括周期触发型、事件触发型的一项或多项,所述物理空间(7)还包括:状态感知数据接口(9),用于实现所述状态感知模块(10)与所述数据采集模块(5)间的数据传输;指令执行数据接口(13),用于实现所述决策控制模块(6)与所述指令执行模块(12)间的数据传输,所述模拟智能设备用于模拟智能机加工设备,通过为智能机加工设备分配不同的IP地址,以此区分不同设备,并利用以太网将设备组织起来,同时与上位机进行互联,形成模拟智能车间;在模拟中,基于实际车间生产周期设置模拟智能车间运行周期,运行过程包括:(1)感知:模拟智能设备实时感知当前状态数据,包括设备状态、工件状态、等待队列与生产性能数据,其中,设备状态数据由设备IP地址、故障标志位、故障间隔时间、故障修复时间、加工标志位、加工工件类型和名称、当前工序组成;工件状态数据由工件类型、名称、当前工序、等待标志位、加工标志位、加工设备和结束加工标志位组成;等待队列数据包含所有等待加工工件的状态,生产性能数据包含日移动步数、日产量和设备利用率;(2)分析与决策:模拟智能设备的信息空间在获取状态数据后,对其进行分析与计算,当设备故障时,对物理空间下达故障修复指令;当设备正常运行且空闲时,根据启发式调度规则对缓冲区中的工件进行优先级计算和排序,选定其中优先级最高的工件,对物理空间下达加工指令并更新工件的生产状态;当工件加工完成时,信息空间对工件状态进行更新,并根据工艺流程将工件信息发送给下一台设备,表示工件进入下一台设备进行加工;同时,信息空间接收其他设备发来的工件信息,将其加入当前设备的等待队列数组,表示工件进入缓冲区中等待加工,其中,启发式调度规则包括先进先出、最早交货期优先和最短剩余加工时间优先;(3)执行:物理设备接收包含有加工时间与故障修复时间的指令后,在加工区中通过延时功能模块实现工件加工过程与故障处理过程;(4)通信:智能加工设备通过以太网实现与上位机的通信、设备间数据的传输与共享,上位机通过OPCUA通信接口与以太网相互连接,从以太网获取车间中设备状态数据、工件状态数据以及生产性能数据,同时,将车间配置信息与启发式调度规则选择策略发送至以太网,使得所有设备能够获取到此数据并进行操作,智能设备以自身IP地址为标识,通过TCPIP通信接口接入以太网,从以太网中获取其余设备的设备状态数据与工件状态数据,并完成工件信息的接收与发送。
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