CN110650174A - 一种分布式架构的mes***及其客户端与服务端的交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式架构的MES***及其客户端与服务端的交互方法,该***包括MES服务端和MES客户端,MES服务端包括web服务、文件服务和数据库服务和数据资源服务,MES客户端包括边缘计算、数据采集、数据校验和数据分析,MES客户端和MES服务端通过以太网接口协议进行数据交互和服务交互。MES服务端包括应用服务器模块、数据服务器模块,MES客户端包括分布式客户端模块。该***的MES客户端具有通用的实时数据接口和高处理能力的Docker Engine,为分布式处理打下基础,还能够从原MES***的服务端获取历史数据数据。本发明具有较高的分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力。
Description
技术领域
本发明涉及企业管理***技术领域,尤其涉及一种具有很高的分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力的分布式架构的MES***及其客户端与服务端的交互方法。
背景技术
随着当今企业对生产过程执行的管理需求越来越高,工业智能制造已广泛推广,在工业智能制造中,生产数据的采集与分析对生产过程改善的价值极高。
MES(Manufacturing Execution System)即制造企业生产过程执行***,是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理***。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块,为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。
目前,MES***在制造企业生产过程执行管理过程中越来越广泛地被应用,在数据采集、生产追溯、数据分析、决策支持方面发挥着重要作用。随着技术的完善,MES***的功能越来越多地被开发和完善。
申请号为CN201610787183.5的中国专利公开了一种基于B/S架构的MES数据采集与发布体系,它包括三个子***,底层数据采集子***包括传感器、数据采集模块和上位机,数据库管理子***包括车间数据库服务器,上位机通过内联网与车间数据库服务器连接,车间数据库服务器通过内联网与车间应用层子***连接。
申请号为CN201710283483.4的另一中国专利公开了一种平台化智能制造MES***,包括:业务领域模型库,用于存储业务模型、领域模型和数据库模型。其中,所述业务模型包括人员、工艺、物料、设备、工装和检验的对应要求和关联;所述领域模型包括:工作依赖关系和分解关系、工作与物资和生产单元之间的关联、现场问题组件;所述数据库模型存储所述业务模型和领域模型中相关数据和数据关联;集成化协同制造子***,所述集成化协同制造子***基于所述业务领域模型库中的数据及数据关联,制定作业计划并对整个作业过程进行管理调度。
申请号为CN201610668986.9的中国专利公开了一种基于模块化控制单元的MES***,其控制单元包括能力模块和控制模块;所述能力模块用于读取外界发送的运行逻辑文件和功能函数库;所述控制模块用于加载并运行所述运行逻辑文件和所述功能函数库。
上述现有技术存在的缺点是:
1、一种平台化智能制造MES***或者一种基于BS架构的MES数据采集与发布体系,实现MES***对现场的生产过程进行监视和管理,以实现数据采集、设备监视、参数调节及各类信号报警等功能。但如果将内部网络断线后,或者底层数据与服务器交互数据量较大时,当前同类产品的运行能力及数据处理的能力将大大降低,对服务器的处理能力和性能要求极高,否则会经常出现服务器宕机和数据拥塞后的数据丢失的风险。
2、一种基于模块化的控制单元的MES***,仅仅只是MES***对外部的逻辑文件和函数进行读取,然后加载运行的功能,不具有本地处理和分析的能力,对数据的实时交互性能要求极高,不旦占用很大的网络带宽,而且处理速度慢,信息杂乱,不利于***架构的稳定性和运行的流畅性。
综上可见,MES***的架构稳定性和***快速响应能力需求迫切,尤其在智能制造和信息化制造要求下对一种分布式架构的MES***的需求极为急迫。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足,提供了一种分布式架构的MES***及其客户端与服务端的交互方法,其大大提高了分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力,同时***架构的稳定性强、***运行的流畅,有效保障了服务器稳定性,避免了数据丢失的风险。
为解决现有技术中存在的问题,采用的具体技术方案是:
一种分布式架构的MES***,其包括MES服务端和MES客户端,所述MES服务端包括web服务、文件服务和数据库服务和数据资源服务,所述MES客户端包括边缘计算、数据采集、数据校验和数据分析,所述MES客户端和MES服务端通过以太网接口协议进行数据交互和服务交互;所述MES服务端包括应用服务器模块、数据服务器模块,所述MES客户端包括分布式客户端模块;所述应用服务器模块用于为本地或者远程的第三方接口做服务输出;所述数据服务器模块用于对分布式客户端模块上传的数据做处理,同时可对应用服务器端模块的数据做数据分析和数据决策;所述分布式客户端模块,用于对设备层做数据采集、数据计算、数据分析和本地数据校验;所述应用服务器模块与数据服务器模块为整体,由应用服务器模块调用数据服务器模块的数据;所述分布式客户端模块通过以太网接口与数据服务器模块和应用服务器模块均相联通,将设备端采集的数据进行数据本地处理后上传到服务器。
优选的方案,所述应用服务器模块对本地接口的访问,包括***管理、计划管理、工艺管理、设备管理、追溯管理、看板管理、生产监控、维修管理、基础数据和报表管理服务。
进一步优选的方案,所述应用服务器模块对第三方***接口的访问,包括事务管理服务、第三方***服务、日志服务和文件服务。
更进一步优选的方案,所述数据服务器模块包括数据决策、数据分析、数据安全、数据流服务和数据管理服务。所有数据汇总在数据库中,在应用服务过程中,需要进行调用数据时可以进行快速支持响应。
再进一步优选的方案,所述分布式客户端模块用于实现与设备层数据交互和数据处理的服务,包括分布式数据采集、分布式数据计算、数据处理、结果数据反馈和应用程序调用。
本发明一种分布式架构的MES***的内核级架构主要包括:进程控制子***、文件子***、硬件控制器、***调试接口;其用户级架构主要包括:Docker Engine(容器引擎)、函数库;其硬件级架构主要包括:PLC硬件和其他硬件
所述分布式客户端模块采用Docker Engine(容器引擎)架构。所述Docker Engine包括Docker客户端、Docker进程和Docker驱动,Docker驱动通过桥式连接、英特网协议连接、端口连接和接口连接的方式进行驱动,传递到Docker进程进行数据接***互。
本发明还提供了一种分布式架构的MES***客户端与服务端的交互方法,其包括以下步骤:
S1、客户端应用程序启动,尝试连接服务端主机,如果连接成功后发送服务命令,把采集的数据保存到本地客户端下的实时数据库中,所需新的服务从服务端调到客户端进行启动,并将本地数据处理的结果上传到服务器,最后完成所有服务后退出并断开连接;一旦MES客户端连接MES服务端失败后,等待设定的延时后重新申请连接MES服务端;
S2、服务端创建端口应用程序后,对MES客户端的数据和服务的主动下发,并等待MES客户端的响应操作反馈,实现MES服务端应用服务程序的循环调用。
通过采用上述方案,本发明的一种分布式架构的MES***及其客户端与服务端的交互方法与现有技术相比,其技术效果在于:
1、本发明***是一种分布式架构的MES***,可以实现***运行的分布式运行和数据处理,可提高分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力。
2、该***的MES客户端具有通用的实时数据接口和高处理能力的Docker Engine,为分布式处理打下基础,还能够从原MES***的服务端获取历史数据数据。服务端和客户端实现了互补。
3、该***是针对分布式数据的高并发而设计,充分考虑了***的响应速度和***独立运行的能力。
4、该***实时记录生产的结果数据和过程数据,因此可以进行生产过程的全面数据追溯。
5、本发明的一种分布式架构的MES***能够从MES客户端接收实时的数据,并定期对这些数据进行保存到MES服务端,也能够形成MES客户端的集群能力,并将MES客户端集群数据的结果实时或定时传输到MES服务端,形成完整的追溯作用和分析作用,进一步体现了分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力。设计完成实施后,本发明的分布式处理能力、独立运行能力和***响应能力比传统的MES***提高10倍以上。
附图说明
图1为本发明分布式架构的MES***的信息交互功能图;
图2为本发明分布式架构的MES***的整体架构图;
图3为本发明分布式架构的MES***的***内核、硬件和用户架构图;
图4为Docker Engine(容器引擎)的具体架构图;
图5为本发明分布式架构的MES***的实现方法流程一图;
图6为本发明分布式架构的MES***的实现方法流程二图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实例并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明分布式架构的MES***,如图1和图2所示。图1是MES客户端和MES服务端的信息交互功能。其中,MES客户端服务功能主要包括:边缘计算、数据采集、数据校验和数据分析等;MES服务端功能主要包括:web服务、文件服务和数据库服务和数据资源服务等。MES客户端和MES服务端的交互信息,通过以太网接口协议进行数据交互和服务交互。
如图2,分布式架构的MES***主要由应用服务器模块、数据服务器模块和分布式客户端模块组成。应用服务器模块主要是为本地或者远程的第三方接口做服务输出;数据服务器模块主要是对分布式客户端上传的数据做处理,同时可对服务器端数据做数据分析和数据决策;分布式客户端模块,主要是对设备层做数据采集、数据计算、数据分析和本地数据校验。其中,应用服务器模块与数据服务器模块为整体,由应用服务器调用数据服务器的相关数据;分布式客户端模块,主要通过以太网接口与数据服务器模块和应用服务器模块相联通,将设备端采集的数据进行数据本地处理后上传到服务器模块。
其中,应用服务器模块,主要由:***管理、计划管理、工艺管理、设备管理、追溯管理、看板管理、生产监控、维修管理、基础数据和报表管理服务组成,主要是本地对数据进行访问服务器的数据和服务;以此同时,应用服务器还需要对第三方***的接口做访问,主要包括:事务管理服务、第三方***服务、日志服务和文件服务组成。数据服务器模块,主要是做数据服务,主要功能是:数据决策、数据分析、数据安全、数据流服务和数据管理服务。所有数据汇总在数据库中,在应用服务过程中,需要进行调用数据时可以进行快速支持响应。分布式客户端模块,主要是实现与设备层数据交互和数据处理的服务,主要功能是:分布式数据采集、分布式数据计算、数据处理,结果数据反馈和应用程序调用。
如图3所示,是本发明一种分布式架构的MES***的***内核、硬件和用户架构。内核级架构主要包括:进程控制子***、文件子***、硬件控制器、***调试接口;用户级架构主要包括:Docker Engine(容器引擎)、函数库;硬件级架构主要包括:PLC硬件和其他硬件。
如图4所示,对于Docker Engine(容器引擎)的具体架构,主要由三部分组成,包括:Docker客户端、Docker进程和Docker驱动三部分。Docker驱动主要通过桥式连接、英特网协议连接、端口连接和接口连接进行驱动,传递到Docker进程进行数据接***互。Docker是一个开源的应用容器引擎,让开发者可以打包应用以及依赖包到一个可移植的容器中,然后发布到Linux***的触摸屏上,可以实现虚拟化。容器是完全使用沙箱机制,相互之间不会有任何接口。没有性能消耗,可以很容易地在设备上运行。最重要的是,Docker容器不依赖于任何语言、框架包括***。
本发明分布式架构的MES***的实现方法如图5、图6所示,下面对图5和图6进行详细说明:
如图5和图6所示,客户端和服务端的具体控制交互过程详细说明如下:
1.如图5所示,客户端应用程序启动,尝试连接服务端主机,如果连接成功后发送服务命令,把采集的数据保存到本地客户端下的实时数据库中,所需新的服务从服务端调到客户端进行启动,并将本地数据处理的结果上传到服务器,最后完成所有服务后退出并断开连接;一旦MES客户端连接MES服务端失败后,等待设定的延时后重新申请连接MES服务端。
2.如图6所示,服务端创建端口应用程序后,可以实现对MES客户端的数据和服务的主动下发,并等待MES客户端的响应操作反馈,实现MES服务端应用服务程序的循环调用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种分布式架构的MES***,其特征在于,其包括MES服务端和MES客户端,所述MES服务端包括web服务、文件服务和数据库服务和数据资源服务,所述MES客户端包括边缘计算、数据采集、数据校验和数据分析,所述MES客户端和MES服务端通过以太网接口协议进行数据交互和服务交互;所述MES服务端包括应用服务器模块、数据服务器模块,所述MES客户端包括分布式客户端模块;所述应用服务器模块用于为本地或者远程的第三方接口做服务输出;所述数据服务器模块用于对分布式客户端模块上传的数据做处理,同时可对应用服务器端模块的数据做数据分析和数据决策;所述分布式客户端模块,用于对设备层做数据采集、数据计算、数据分析和本地数据校验;所述应用服务器模块与数据服务器模块为整体,由应用服务器模块调用数据服务器模块的数据;所述分布式客户端模块通过以太网接口与数据服务器模块和应用服务器模块均相联通,将设备端采集的数据进行数据本地处理后上传到服务器。
2.根据权利要求1所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述应用服务器模块对本地接口的访问,包括***管理、计划管理、工艺管理、设备管理、追溯管理、看板管理、生产监控、维修管理、基础数据和报表管理服务。
3.根据权利要求1所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述应用服务器模块对第三方***接口的访问,包括事务管理服务、第三方***服务、日志服务和文件服务。
4.根据权利要求1所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述数据服务器模块包括数据决策、数据分析、数据安全、数据流服务和数据管理服务。
5.根据权利要求1所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述分布式客户端模块用于实现与设备层数据交互和数据处理的服务,包括分布式数据采集、分布式数据计算、数据处理、结果数据反馈和应用程序调用。
6.根据权利要求1所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述分布式客户端模块采用Docker Engine(容器引擎)架构。
7.根据权利要求6所述的一种分布式架构的MES***,其特征在于,所述Docker Engine包括Docker客户端、Docker进程和Docker驱动,Docker驱动通过桥式连接、英特网协议连接、端口连接和接口连接的方式进行驱动,传递到Docker进程进行数据接***互。
8.一种分布式架构的MES***客户端与服务端的交互方法,其特征在于,其包括以下步骤:
S1、客户端应用程序启动,尝试连接服务端主机,如果连接成功后发送服务命令,把采集的数据保存到本地客户端下的实时数据库中,所需新的服务从服务端调到客户端进行启动,并将本地数据处理的结果上传到服务器,最后完成所有服务后退出并断开连接;一旦MES客户端连接MES服务端失败后,等待设定的延时后重新申请连接MES服务端;
S2、服务端创建端口应用程序后,对MES客户端的数据和服务的主动下发,并等待MES客户端的响应操作反馈,实现MES服务端应用服务程序的循环调用。
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