CN107992008B - 一种工业互联设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种工业互联设备及其使用方法，该工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口；该设备包括：控制信号接口模块用于通过多路输出端口向生产设备中的生产执行设备下发控制信号；数据采集接口模块用于通过多路输入端口接收来自生产设备中的生产监测设备对待处理产品的监测数据；微处理器模块用于将控制信号下发至控制信号接口模块以及接收数据采集接口模块发送的监测数据，并将监测数据发送至控制***。本发明提供的技术方案实现了不同生产设备与控制***之间的通信连接，为各种下层生产设备提供了一个标准接入点，使之能够方便地接入到上层控制***，实现各种生产设备的集成化、自动化管理。
Description
技术领域
本发明涉及自动化生产技术领域，特别涉及一种工业互联设备及其使用方法。
背景技术
生产自动化流水线测试中对测试和装备的集成化要求越来越高，生产自动化流水线中的测试工位往往包括很多的测试单元和装备单元，且各种测试单元和装备单元提供的数据接口和控制信号时序并不一致。
现有技术中，大多数测试仪表通过专用接口和服务器通信，条码扫描枪则通过串口上传扫描得到的产品条码，而可编程逻辑器件则通过网口和服务器通信。此外，如果服务器需要对生产流水线进行控制，可能需要通过自定义的数字输入输出口控制生产流水线开关。
如果生产自动化流水线的某个测试工位包括了较多的测试单元和装备单元，由于各种测试单元和装备单元提供的数据接口和控制信号时序并不一致，且服务器接口有限，将无法同时采集到所有测试单元和装备单元上传的数据，每个测试单元和装备单元逐个上传数据，将影响流水线测试的效率。
发明内容
为了解决相关技术中存在的生产自动化流水线包括了较多的测试单元和装备单元，服务器无法快速采集到所有测试单元和装备单元上传的数据，影响流水线测试效率的问题。
一方面，本发明提供了一种工业互联设备，所述工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口；所述工业互联设备包括：
控制信号接口模块，用于通过自身配置的多路输出端口，向所述生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号；
数据采集接口模块，用于通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块，用于将所述控制***生成的控制信号下发至所述控制信号接口模块，以及接收所述数据采集接口模块发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***。
另一方面，本发明提供了另一种工业互联设备，所述工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口；所述工业互联设备包括：
控制信号接口模块，用于通过自身配置的多路输出端口，向所述生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号；
数据采集接口模块，用于通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块，用于根据所述数据采集接口模块接收到的监测数据，确定所述待处理产品的生产状态，生成所述对待处理产品进行操作的控制信号，并将控制信号下发至所述控制信号接口模块；
所述微处理器模块还用于将所述监测数据发送至所述控制***，接收所述控制***下发的控制信号，并将所述控制信号发送至所述控制信号接口模块。
此外，本发明还提供了一种上述工业互联设备的使用方法，所述方法包括：
微处理器模块将控制***生成的对待处理产品进行操作的控制信号下发至控制信号接口模块；
控制信号接口模块通过自身配置的多路输出端口向生产设备中的生产执行设备下发所述控制信号；
数据采集接口模块通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块接收所述数据采集接口模块发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
工业互联设备集成了控制信号接口模块和数据采集接口模块，由微处理器模块将外部控制***的控制信号下发至控制信号接口模块，通过控制信号接口模块的多路输出端口实现向各种生产执行设备下发控制信号；通过数据采集接口模块的多路输入端口实现接收各种生产监测设备的监测数据；由微处理器模块将监测数据上传至外部控制***。工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口，实现了不同生产设备与控制***之间的通信连接，为制造执行***、生产监控***及数据分析***等上层软件控制***提供一个统一的设备控制和数据采集接口，为各种下层生产设备提供了一个标准接入点，使之能够方便地接入到上层控制***。最终实现具有多个生产监测设备和生产执行设备的测试工位的集成化、自动化管理。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是一示例性实施例示出的工业互联设备的实施环境示意图；
图2是另一示例性实施例示出的工业互联设备的实施环境示意图；
图3是一示例性实施例示出的工业互联设备的框图；
图4是另一示例性实施例示出的工业互联设备的框图；
图5是又一示例性实施例示出的工业互联设备的框图；
图6是一示例性实施例示出的工业互联设备的使用方法的流程示意图；
图7是一示例性实施例示出的采用工业互联设备获取测试数据的过程示意图；
图8是另一示例性实施例示出的采用工业互联设备获取测试数据的过程示意图；
图9为采用本发明实施例提供的工业互联设备进行测试数据采集的详细流程示意图；
图10为服务器对生产过程中的数据进行分析处理的原理示意图；
图11为MES***进行SPC分析后的数据示意图；
图12为本发明提供的工业互联设备的一种呈现形式。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1是一示例性实施例示出的工业互联设备的实施环境示意图。该实施环境包括工业互联设备12、生产设备13和生产管理设备11。生产管理设备11包括生产控制***。该工业互联设备12作为生产设备13与企业生产管理设备11之间的连接设备。此处的生产设备13是指工业生产过程中使用的各种自动化生产设备，包括生产监测设备(包括探测设备和生产测试设备)以及生产执行设备(例如机械手、贴片机、夹具等)。工业互联设备12可以获取生产设备13中生产监测设备的监测数据并将数据发送至生产管理设备11，工业互联设备12还可以接收生产管理设备11下发的控制信号，并将控制信号下发至生产设备13中的生产执行设备，实现对生产执行设备的控制。
图2是一示例性实施例示出的工业互联设备的应用场景示意图。如图2所示，工业互联设备上游对接管理层的生产管理***(如Manufacturing Execution System，MES)，即控制***。工业互联设备下游对接各种自动化生产设备，如图2所示设备层中的PLC(可编程控制器)。PLC可以连接机械手以及产线上的各种生产设备。如图2所示，工业互联设备还可以连接电脑、HMI(触控屏)、扫描枪和三色灯等。生产管理***实时采集工业互联设备获取的监测数据，并根据企业层提供的企业资源计划、产品生命周期管理以及浏览器对象模型等对工业互联设备获取的数据进行分析并通过工业互联设备向下游的各种自动化生产设备下发控制指令。
举例来说，当车间生产出现异常的时候，MES通过与工业互联设备的接口，能够及时获取生产状态数据，并调用相关的智能***做出SPC(Statistical Process Control，统计过程控制)趋势分析，通过将获取到的实时数据与常规数据做对比，智能判断是否已经生产异常；如果差异超过一定阈值，通过停线(暂停生产线)或报警的方式及时纠错，及时控制不良品产生，避免大规模的生产浪费。上述智能制造过程需要多个***软硬件相互配合完成，而工业互联设备的作用就是实时数据采集及发送控制命令，是生产管理和现场设备控制之间的智能装置。
图3是一示例性实施例示出的一种工业互联设备的框图。该工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口，如图3所示，该工业互联设备包括但不限于：控制信号接口模块31、数据采集接口模块32以及微处理器模块33。微处理器模块33分别连接控制信号接口模块31和数据采集接口模块32。
其中，控制信号接口模块31，用于通过自身配置的多路输出端口，向生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号。
控制***可以是服务器和显示终端。控制***可以根据数据采集接口模块32采集的数据生成控制信号，并由工业互联设备的控制信号接口模块31将该控制信号发送至生产执行设备，以控制生产执行设备的运行。其中，生产设备中的生产执行设备包括为实现自动上下料而配置的机械手，实现待测产品安装和定位的各种电动、气动夹具工装，通过PLC控制的各种传动机构等。
在一个具体的实施例中，为实现生产自动化流水线自动化生产，需要为生产自动化流水线配置各种生产执行装备。具体的，如果数据采集接口模块32探测到安装待测产品的气动夹具在运动的过程中没有归位，将造成自动捡料的机械手无法成功捡取待测产品，则可以由控制***向气动夹具下发控制信号。当数据采集接口模块32探测到生产自动化流水线积压了一定数量的待测产品后，控制***可以控制自动贴片机报警灯点亮。控制***可以根据数据采集接口模块32获取的监测数据发送控制信号给停线开关，以停止生产自动化流水线的运行。
在服务器通过工业互联设备的控制信号接口模块31控制多个生产执行装备进行自动化生产的过程中，控制信号接口模块31作为多种生产执行设备的接入点，服务器可以通过设置各个生产执行装备的控制信号时序，实现生产自动化流水线的集成化、自动化生产。
其中，数据采集接口模块32通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
数据采集接口模块32可以包括多路串口，例如两路RS232接口，还可以包括RS485接口，还可以包括数字信号输入接口和模拟信号输入接口。数据采集接口模块32的多路输入端口可以与各种生产监测设备连接，接收各种生产监测设备发送的监测数据。该监测数据可以包括测试数据和探测数据。测试数据是指各种测试仪表对待处理产品的测试结果。探测数据是指各种传感器探测到的数字信号或模拟信号。例如温度传感器探测的结果。
数据采集接口模块32接收到的监测数据可以发送至微处理器模块33，由微处理器模块33将监测数据上传至控制***，由控制***对监测数据进行分析和显示。
在生产自动化流水线的自动化生产过程中需要对产品的测试情况进行记录，当产品出现不良时能够追溯到出现问题的测试工位。因此需要通过建立产品代码和产品的对应关系，通过扫描枪扫描产品标签上的产品代码，将每个产品的产品代码通过数据采集接口模块32上传至服务器。由服务器将产品代码和产品的测试数据进行绑定，形成产品代码和产品的对应关系。
可选的，数据采集接口模块32包括RS232接口，所述RS232接口用于连接所述生产设备中的读码设备，接收所述读码设备读取的待处理产品的标识信息。该读码设备可以是扫码枪或者射频识别读卡器。数据采集接口模块32的RS232接口接收读码设备读取的产品标识信息(如产品条码)后，将产品标识信息发送至微处理器模块33，由微处理器模块33将该产品标识信息发送至服务器或显示终端。
为控制产品的成品质量，需要在产品出厂前对产品的各项电学、光学、机械的指标进行测试。例如，产品的工作电压、功率，或者表面颜色均匀性，表面粗糙度等。数据采集接口模块32接收扫描枪上传的产品代码和测试仪表上传的测试数据，并将产品代码和测试数据发送至微处理器模块33，由微处理器模块33将产品代码和测试数据发送至服务器，由服务器进行关联存储。
在一个具体的实施例中，由于对于生成自动化流水线的某个工位，各个生产测试设备所遵循的开机要求是不一样的。为了测试产品的功率值，需要提前5分钟打开程控电源对设备进行供电。服务器先通过控制信号接口模块31下发控制信号打开程控电源开关，5分钟后再通过下发控制信号打开功率计测量产品功率。由服务器或者微处理器模块33合理设定各个生产测试设备的数据采集时序，数据采集接口模块32通过多路串口读取各个生产测试设备的测试结果，从而实现生成自动化流水线的集成化、自动化生产。
其中，微处理器模块33用于将所述控制***生成的控制信号下发至所述控制信号接口模块31，以及接收所述数据采集接口模块32发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***。
具体的，服务器或显示终端下发的控制信号由微处理器模块33发送至控制信号接口模块31，通过工业互联设备的控制信号接口模块31将控制信号转发至各个生产执行设备，从而控制各个生产执行设备的运行。微处理器模块33还可以接收与数据采集接口模块32连接的各个生产监测设备的监测数据，并将监测数据发送至控制***进行数据分析和显示。控制***可以是服务器和显示终端。
微处理器模块33可以包括一个网络芯片，该网络芯片可以通过交换机和服务器通信。服务器通过IP地址访问微处理器模块33。一台服务器通过IP地址可以访问不同的微处理器模块33。因此，一台服务器可以远程控制多台工业互联设备工作。
本发明示例性实施例提供了另一种工业互联设备，该工业互联设备包括上述示例性实施例所述的控制信号接口模块31、数据采集接口模块32以及微处理器模块33。
其中，控制信号接口模块31，用于通过自身配置的多路输出端口，向所述生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号；
数据采集接口模块32，用于通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块33，用于根据所述数据采集接口模块接收到的监测数据，确定所述待处理产品的生产状态，生成所述对待处理产品进行操作的控制信号，并将控制信号下发至所述控制信号接口模块；
所述微处理器模块33还用于将所述监测数据发送至所述控制***，接收所述控制***下发的控制信号，并将所述控制信号发送至所述控制信号接口模块。
需要解释的是，该示例性实施例提供的工业互联设备除了作为控制***和生产设备之间的通信接口，将控制***的控制信号下发到生产执行设备，将生产监测设备的监测数据上传至控制***外，工业联网设备自身也具备数据处理能力，通过对监测数据的分析确定生产状态，并据此及时生成控制信号，对生产执行设备进行控制，从而加快生产故障的处理，避免大量不良品的产生。
换句话说，控制信号可以由微处理器模块33根据监测数据生成，还可以由控制***根据监测数据生成。控制***下发的控制信号由微处理器模块33发送至控制信号接口模块31，通过工业互联设备的控制信号接口模块31将控制信号转发至各个生产执行设备，从而控制各个生产执行设备的运行。微处理器模块33还可以接收与数据采集接口模块32连接的各个生产监测设备的监测数据，并将监测数据发送至控制***进行数据分析和显示。
微处理器模块33自身也具备数据处理能力，可以由微处理器模块33根据接收到的监测数据，确定待处理产品的生产状态。例如，当温度传感器探测到的温度高于预设值时，可以认为待处理产品出现异常，可以由微处理器模块33向生产执行设备发送控制信号，例如控制报警灯亮起，从而能够及时发现产线异常状况。
在以上任一示例性实施例提供的工业互联设备的基础上，本发明提供的工业互联设备还可以包括连接所述控制信号接口模块31和微处理器模块33的光耦继电器；所述光耦继电器用于在向所述生产执行设备发送控制信号后，隔离因所述生产执行设备故障返回的电信号。
需要说明的是，如果控制信号接口模块31所连接的生产执行设备发生故障(如烧坏)，当向该生产执行设备发送控制信号时，可能会返回大电流而烧坏微处理器模块33，由此通过光耦合继电器可以实现信号隔离，防止返回的大电流烧坏微处理器模块33，提高了工业互联设备的可靠性。
在以上任一示例性实施例提供的工业互联设备的基础上，该微处理器模块33还用于：将所述待处理产品的监测数据与标准生产数据进行比对；
在所述监测数据与所述标准生产数据的差异超出预设阈值时，生成报警信号或停线控制信号，并将所述报警信号或停线控制信号通过所述控制信号接口模块发送给所述生产设备中的生产执行设备。
也就是说，工业互联设备获取的监测数据可以发送至服务器进行数据分析，工业互联设备自身也可以具备数据分析能力。工业互联设备的微处理器模块33可以将监测数据与标准生产数据进行比对，在差异超出阈值时，认为监测数据出现异常，从而由微处理器模块33发出报警信号或停线控制信号(控制产线停止的信号)，以便及时发现故障，减少不良品产生。
在一个具体应用场景中，工业互联设备的数据采集接口模块32接收各种生产测试设备上报的测试数据，服务器根据测试数据分析并得到被测产品的表面粗糙度指标偏离规格较大。产品的良率过低，可能是某项工艺有缺陷。此时，继续生产会造成生产浪费，因此需要启动自动化流水线停止工作。此时，服务器通过下发停线控制信号至工业互联设备的控制信号接口模块31，由控制信号接口31将停线控制信号发送至停线开关，从而控制生产自动化流水线的停线开关，最终停止生产自动化流水线的工作。
根据需要，在以上任一示例性实施例提供的工业互联设备的基础上，如图4所示，该工业互联设备在包括控制信号接口模块31、数据采集接口模块32以及微处理器模块33的基础上，还可以包括：与微处理器模块33连接的触控显示模块34。
触控显示模块34用于展示监测数据，并下发控制信号给控制信号接口模块31。
该触控显示模块34为生产线作业人员提供了人机交互界面，生产线上各种生产设备输出的生产数据(包括监测数据)可以由工业互联设备的触控显示模块34直接进行显示，便于产线工作人员能够及时进行查看，对于生产线面临的一些突发情况，生产线作业人员可以通过触控显示模块34下发控制信号至微处理器模块33，由微处理器模块33将控制信号发送至控制信号接口模块31，进而对连接至控制信号接口模块31的生产执行设备进行控制。由于出现异常情况时，产线工作人员通过触控显示模块34可以直接下发控制信号，无需远程由服务器进行数据分析处理后再下发控制信号，从而能够更加及时地对产线的生产状态进行控制，避免不良品的产生。触控显示模块34还可以和远程服务器进行交互，节省了生产线安装电脑的空间。
在以上任一示例性实施例提供的工业互联设备的基础上，如图5所示，该工业互联设备还包括：连接所述微处理器模块33与控制***的网络接口351，所述网络接口351用于将所述控制***生成的控制信号传输至微处理器模块33，以及向所述控制***发送所述待处理产品的监测数据。
需要说明的是，网络接口351用于连接微处理器模块33和控制***。控制***可以是服务器。网络接口351，用于通过以太网交换机和服务器进行通信，当有多个工业互联设备连接到一台交换机，交换机为每台工业互联设备分配一个IP地址，服务器通过IP地址访问工业互联设备，一台服务器可以远程控制多台工业互联设备同时工作。在一个实施例中，在生产自动化流水线中的每一个测试工位设置一个工业互联设备，通过一台服务器控制生产自动化流水线中全部的工业互联设备，实现了对整个生产自动化流水线的控制。
根据需要，该工业联网设备还可以设置USB接口352，USB接口352用于连接微处理器模块33和触控显示模块34。其中，触控显示模块34包括触控显示屏。
USB接口352可以建立微处理器模块33和触控显示模块34的通信连接。数据采集接口模块32采集的测试数据通常比较大，USB接口352可以为微处理器模块33和触控显示模块34的通信提供高速信号传输服务。
在以上任一示例性实施例提供的工业互联设备的基础上，所述数据采集接口模块32还可以包括：
RS485接口，用于接收所述生产监测设备中的生产测试设备对所述待处理产品的测试数据。
RS485接口可以支持差分信号传输，以半双工通信方式，提供与各种具有RS485通信功能的设备进行连接的物理链路接口。
在一种实施例中，所述数据采集接口模块32还可以包括：
数字信号输入接口，用于接收所述生产设备中的各种数字传感器上报的数字探测信号，并将所述数字探测信号发送至所述微处理器模块。
当然，数据采集接口模块32还可以包括模拟信号输入接口。其中，数字信号输入接口可以连接各种开关，如光电开关。数字信号输入接口还可以连接能够产生电平信号的模块。换句话说，数据信号输入接口接收的是数字信号。数据信号输入接口接收的各种数字传感器上报的数字探测信号发送至微处理器模块33，由微处理器模块33通过网络接口传输至服务器。举例来说，数字传感器可以包括光栅式传感器、磁栅式传感器、码盘、谐振式传感器、转速传感器、感应同步器等。
其中，模拟信号输入接口用于接收生产设备中的各种模拟传感器上报的模拟检测信号，并将所述模拟检测信号发送至微处理器模块33。该模拟检测信号可以由微处理器模块33通过网络接口351发送至服务器，由服务器进行分析和展示。
需要说明的是，模拟检测信号是指模拟信号。模拟信号输入接口可以接收模拟传感器发送的模拟信号。生产流水线自动化安装的模拟传感器，如压力传感器、温度传感器、流量传感器、声音传感器的、电参数传感器等。传感器受现场环境的限制，输出的电压或者电流信号不能远传，或者因为传感器太多布线复杂。因此，由工业互联设备的模拟信号输入接口接收各种模拟传感器采集的电压或电流信号，再由工业互联设备统一将各种传感器采集的信号传输至服务器。解决传感器输出的电压或电流不能远传，传感器较多时布线复杂的问题。
在一个具体的实施例，工业互联设备的模拟信号输入接口接收传感器上报的电压或者电流信号，之后微处理器模块33在生产线现场可以把模拟电压或者电流信号转换成数字信号，然后上传服务器进行处理，以应对各种恶劣的工业环境。
需要说明的是，微处理器模块33可通过在线烧录方式，实现动态新增控制协议，从而使得各种各样的生产设备都能与工业互联设备进行连接，进而使控制***能够发出统一的控制指令控制各种生产设备，以及按统一的格式收集各种生产设备的生产数据。
该工业互联设备作为各种生产设备和控制***之间的通信接口，为控制***实现生产监控、数据分析和制造控制提供了一个统一的接口，为各种生产设备提供了标准接入口，通过对其通信协议进行实时的适配转换，使得能够更加方便地接入到控制***。
其中，工业互联设备为实现与控制***的通信，提供一种易于理解而标准的通讯协议，该协议具有结构完整性，其包含：开始标记、有效数据长度、命令字、有效数据、检验位和结束标记；开始标识是0xAA,二进制为10101010,在电路上表现为整齐的峰谷波形，容易与干扰数据做区别；有效数据部可以由多个双字节组成，双字节的第一个字节用于存储数据长度信息，第二个字节用于数据内容信息；校验位采用有效数据部的字节异或校验和算法，能对整个指令数据的完整性进行校验，防止数据被篡改或外部异常数据注入，增加***指令数据的安全性。命令字由两个字节组成，第一个字节是指令大类，第二个字节是指令小类，能够提供控制、数据、实时数据和应答多种执行操作命令。
如图6所示，本发明还提供了一种工业互联设备的使用方法，该方法可以用于上述任一实施例提供的工业互联设备，该方法可以包括以下步骤：
在步骤601中，微处理器模块33将控制***生成的对待处理产品进行操作的控制信号下发至控制信号接口模块；
在步骤602中，控制信号接口模块31通过自身配置的多路输出端口向生产设备中的生产执行设备下发所述控制信号；
在步骤603中，数据采集接口模块32通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
在步骤604中，微处理器模块33接收所述数据采集接口模块发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***。
该微处理器模块33、控制信号接口模块31、数据采集接口模块32参见上述工业互联设备实施例中对微处理器模块33、控制信号接口模块31、数据采集接口模块32的描述。
其中，所述数据采集接口模块32通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据，包括：
当产品生产线上的探测装置探测到待处理产品到达测试工位时，所述生产设备中的读码设备被触发读取所述待处理产品的产品标识信息；
数据采集接口模块32接收所述读码设备发送的产品标识信息，并将所述产品标识信息发送至微处理器模块33。
需要说明的是，该探测装置可以是光电开关和行程开关或者射频识别天线。如图7所示，是一种示例性实施例示出的采用工业互联设备获取测试数据的过程。该过程如下：步骤1、当待处理产品到达测试工位时，光电和行程开关同时触发，生产设备中的读码设备(自动扫描枪或射频识别读卡器)被触发开始扫码，读取待处理产品的产品标识信息(如产品条码)。步骤2、读码设备将读取的产品条码发送至工业互联设备。工业互联设备接收产品条码，并暂存。
如图7所示，步骤3、工业互联设备接收到产品条码后，将产品条码发送至线服务器暂存。步骤4、工业互联设备向线服务器发送数据读取请求，线服务器接收到该数据读取请求后，做出响应，向工业互联设备发送数据读取指令。步骤5、工业互联设备接收到该数据读取指令后，根据该数据读取指令指示的接口，读取对应接口所连接的生产测试设备的测试数据。之后，步骤6、工业互联设备将该测试数据发送至线服务器。工业互联设备多次发送数据读取请求，直到获取到所有生产测试设备的测试数据。步骤7、线服务器将产品条码和对应的测试数据保存到服务器中。如图7所示，测试设备可以包括三合一测试仪、电参数测试仪、绝缘耐压测试仪、接地测试仪和漏波测试仪等。
可选的，所述数据采集接口模块通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据，包括：
数据采集接口模块32接收光电和行程开关发送的触发信号；
微处理器模块33根据所述触发信号向控制***发送数据读取请求；
微处理器模块33接收控制***响应所述数据读取请求发送的数据读取指令；
数据采集接口模块32根据所述数据读取指令指示的接口，读取相应接口所连接生产测试设备的测试数据。
图8是另一示例性实施例示出的采用工业互联设备获取测试数据的过程。如图8所示，该过程包括以下步骤：
1、当产品经过RFID(射频识别)天线，RFID读卡器读取到RFID标签后转换为条码数据传送给线服务器。
2、线服务器依据RFID读卡器的IP地址和天线号找到对应工业互联设备的IP地址，将工业互联设备的IP地址，工作工位号，产品条码等信息保存到线服务器待处理条码表中。也就是说一个RFID读卡器对应一个工业互联设备。
3、光电开关与行程开关同时触发，给信号到工业互联设备。
4、工业互联设备发送数据读取请求给线服务器，线服务器收到请求后将数据读取指令发送给工业互联设备。
5、工业互联设备接收到数据读取指令后，指定对应端口读取测试数据
6、工业互联设备将测试数据发送给线服务器，并再次向线服务器发送数据读取请求，直至所有测试设备全部返回数据。
7、线服务器依据发送测试数据的工业互联设备的IP地址，从线服务器待处理表中找到之前对应RFID读卡器读取的产品条码
8、线服务器将产品条码与对应的测试数据上传到服务器中保存。由服务器进行测试数据的分析处理。
可选的，在步骤604微处理器模块33接收所述数据采集接口模块32发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***之后，所述方法还包括：
微处理器模块33将所述待处理产品的监测数据与标准生产数据进行比对；
在所述监测数据与所述标准生产数据的差异超出预设阈值时，发出报警信号或发出停线控制信号。
也就是说，工业互联设备除了将监测数据发送至服务器进行处理外，还可以根据需要由工业互联设备的微处理器模块33进行处理。工业互联设备的微处理器模块33将待处理产品的监测数据与标准生产数据进行比对；在监测数据数据与所述标准生产数据的差异超出预设阈值时，发出报警信号或发出停线控制信号。从而可以及时发现故障，减少不良品出现，相比发送至服务器进行数据分析处理，由微处理器模块33直接进行分析处理，使故障分析更加高效。
图9为采用本发明实施例提供的工业互联设备进行测试数据采集的详细流程示意图。如图9所示。该过程如下：
1、光电和行程开关同时触发，自动扫码枪开始扫码获取产品条码，并将产品条码发送至工业互联设备。
2、工业互联设备接收产品条码后将产品条码发送至线服务器。
3、线服务器接收产品条码后，检查上一个产品是否已完成测试。并将收到的产品条码进行缓存，检查是否存在已缓存的条码。
4、光电和行程开关同时触发，给信号至工业互联设备。
5、工业互联设备向线服务器发送测试数据读取请求。
6、线服务器依据测试项目配置，将全部测试设备的测试项目数据读取指令逐条发送至工业互联设备IP端口中。
7、工业互联设备在TCP端口中接收数据读取指令，并将该数据读取指令发送至指定的测试设备，读取指定测试项目的测试数据。
8、工业互联设备将测试数据发送至线服务器暂存。
9、线服务器检查每个测试设备下的检测项目是否全部已发送。如果否返回步骤6，如果是执行下一步。
10、线服务器将缓存的产品条码与缓存的测试数据绑定保存至线服务器，并清除缓存的产品条码。
11、主数据服务器可以定期将线服务器的数据保存到主数据服务器。
如图10所示，服务器的MES***可以对生产过程中的测试数据进行SPC统计分析和直通率统计分析。在分析结果出现异常时，停产进行质量改善，当分析结果没有异常时继续生产。图11所示，为MES***进行SPC分析后的数据示意图。如图11所示，产品条码为3310126700010为的四合一综合测试仪的测试结果出现异常。此时MES***可以及时报警并下发停线控制信号。
需要指出的是，制造业工厂车间里的相关自动化设备种类繁多，通讯协议繁杂，标准不统一，对生产设备的状态监控尤其困难。为实现不同品牌、不同种类的设备之间相互通讯，将数据传送至控制***做进一步分析运算、实现远程的监控和管理，节省运维成本，将是管理人员面临的一大挑战。为了实现与多种生产设备之间的通信，目前最明显的缺陷是，车间内需要部署复杂多样的线，影响车间生产安全。
如图12所示，为本发明提供的工业互联设备的一种呈现形式，从图中可以看出，该工业互联设备包括多个端口，多个端口可以用于适配不同的生产设备，从而可以实现生产数据的快速采集，在出现故障时及时纠错。该工业互联设备通过高度集成网络协议的方式，可以实现不同类型、不同型号的生产设备互联、互通，使得车间生产与过程管控统一起来。工业互联设备的CPU采用超强工业级单片机设计而成，具有低成本、高可靠性、抗干扰能力强、功耗低、体积小等特点，最重要的是可实现智能互联互通！
综上所述，本发明提供的工业互联设备具有如下优势：可以远程的、可靠地、实时的、协作的方式操控多个生产设备，提升柔性制造；实现制程透明、远程控制及人机协同；可有效降低转产时间；数据集成及分析。
本发明提供的工业互联设备解决了通讯接口多，协议复杂的设备联机问题，实现高效的互联互通，实现了多种品牌设备复杂联机；实现了多种通讯协议交互；实现了多种通讯接口联机；实现了数据通讯高效、稳定运行。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (11)
1.一种工业互联设备，其特征在于，所述工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口；所述工业互联设备包括：
控制信号接口模块，用于通过自身配置的多路输出端口，向所述生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号；
数据采集接口模块，用于通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块，用于将所述控制***生成的控制信号下发至所述控制信号接口模块，以及接收所述数据采集接口模块发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***，其中，微处理器模块可通过在线烧录方式，实现动态新增控制协议，从而使得各种各样的生产设备都能与工业互联设备进行连接，进而使控制***能够发出统一的控制指令控制各种生产设备。
2.根据权利要求1所述的工业互联设备，其特征在于，所述微处理器模块还用于：
将所述待处理产品的监测数据与标准生产数据进行比对；
在所述监测数据与所述标准生产数据的差异超出预设阈值时，生成报警信号或停线控制信号，并将所述报警信号或停线控制信号通过所述控制信号接口模块发送给所述生产设备中的生产执行设备。
3.根据权利要求1所述的工业互联设备，其特征在于，还包括：
连接所述微处理器模块与控制***的网络接口，所述网络接口用于将所述控制***生成的控制信号传输至微处理器模块，以及向所述控制***发送所述待处理产品的监测数据。
4.根据权利要求1所述的工业互联设备，所述数据采集接口模块包括：
RS485接口，用于接收所述生产监测设备中的生产测试设备对所述待处理产品的测试数据；
数字信号输入接口，用于接收所述生产监测设备中的各种数字传感器上报的数字探测信号；
RS232接口，用于连接所述生产监测设备中的读码设备，接收所述读码设备读取的待处理产品的标识信息。
5.根据权利要求1所述的工业互联设备，其特征在于，所述工业互联设备还包括：
连接所述控制信号接口模块和微处理器模块的光耦继电器；所述光耦继电器用于在向所述生产执行设备发送控制信号后，隔离因所述生产执行设备故障返回的电信号。
6.一种工业互联设备，其特征在于，所述工业互联设备作为控制***和生产设备之间的通信接口；所述工业互联设备包括：
控制信号接口模块，用于通过自身配置的多路输出端口，向所述生产设备中的生产执行设备，下发对待处理产品进行操作的控制信号；
数据采集接口模块，用于通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块，用于根据所述数据采集接口模块接收到的监测数据，确定所述待处理产品的生产状态，生成所述对待处理产品进行操作的控制信号，并将控制信号下发至所述控制信号接口模块；
所述微处理器模块还用于将所述监测数据发送至所述控制***，接收所述控制***下发的控制信号，并将所述控制信号发送至所述控制信号接口模块，其中，微处理器模块可通过在线烧录方式，实现动态新增控制协议，从而使得各种各样的生产设备都能与工业互联设备进行连接，进而使控制***能够发出统一的控制指令控制各种生产设备。
7.根据权利要求6所述的工业互联设备，其特征在于，所述工业互联设备还包括：
触控显示模块，用于显示所述数据采集接口模块接收到的监测数据，并监听用户触发的触控信号，根据所述触控信号向所述微处理器模块下发控制指令，由微处理器模块根据所述控制指令生成所述对待处理产品进行操作的控制信号。
8.根据权利要求7所述的工业互联设备，其特征在于，所述工业互联设备还包括：
USB接口，用于建立所述微处理器模块与所述触控显示模块的连接。
9.一种权利要求1-8任意一项所述的工业互联设备的使用方法，其特征在于，所述方法包括：
微处理器模块将控制***生成的对待处理产品进行操作的控制信号下发至控制信号接口模块；
控制信号接口模块通过自身配置的多路输出端口向生产设备中的生产执行设备下发所述控制信号；
数据采集接口模块通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据；
微处理器模块接收所述数据采集接口模块发送的监测数据，并将所述监测数据发送至所述控制***。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述数据采集接口模块通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据，包括：
当产品生产线上的探测装置探测到待处理产品到达测试工位时，所述生产设备中的读码设备被触发读取所述待处理产品的产品标识信息；
数据采集接口模块接收所述读码设备发送的产品标识信息，并将所述产品标识信息发送至微处理器模块。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述数据采集接口模块通过自身配置的多路输入端口接收来自所述生产设备中的各种生产监测设备对所述待处理产品的监测数据，包括：
数据采集接口模块接收光电和行程开关发送的触发信号；
微处理器模块根据所述触发信号向控制***发送数据读取请求；
微处理器模块接收控制***响应所述数据读取请求发送的数据读取指令；
数据采集接口模块根据所述数据读取指令指示的接口，读取相应接口所连接生产测试设备的测试数据。
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