CN117826732A - 一种通用型工业数据采集***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通用型工业数据采集***及方法，属于数据采集领域，通用型工业数据采集***包括采集站、工程组态工具、采集监控管理器、工程加载器及采集器；采集站具有工程接收服务及采集服务；工程组态工具用于创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在数据源中创建测点，将数据源发送至采集服务，将采集工程发送至工程接收服务；采集监控管理器用于在工程接收服务接收到采集工程后，启动工程加载器和采集器；工程加载器用于基于工程信息建立与数据源的通讯连接，将采集器采集的工业数据提交给数据源；采集器用于基于工程信息与目标接入设备进行绑定，采集目标接入设备的工业数据。本发明降低了数据接入的复杂度，提高了数据采集的兼容性。
Description
技术领域
本发明涉及数据采集领域，特别是涉及一种通用型工业数据采集***及方法。
背景技术
工业数据采集作为工业自动化中的基石，一直是困扰着所有制造工厂的传统痛点，因自动化终端设备品牌类型繁多，不同采购年代的产品厂家和数据接口及支持协议各异，数据量巨大，导致数据接入困难。
基于上述问题，亟需一种能够通用的工业数据采集方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种通用型工业数据采集***及方法，可降低数据接入的复杂度，提高数据采集的兼容性。
为实现上述目的，本发明提供了一种通用型工业数据采集***，包括：采集站、工程组态工具、采集监控管理器、工程加载器及采集器；
所述采集站具有工程接收服务及采集服务；
所述工程组态工具用于创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务；
所述采集监控管理器用于在所述工程接收服务接收到采集工程后，启动所述工程加载器和所述采集器，并实时监视所述采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息；
所述工程加载器用于读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接，将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源；所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源；
所述采集器用于从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据。
可选地，所述工程加载器还用于向所述采集器提供工程接口。
为实现上述目的，本发明还提供了一种通用型工业数据采集方法，包括：
启动采集站的工程接收服务；
通过工程组态工具创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务，以在所述采集站应用采集工程；
在所述工程接收服务接收到采集工程后，通过采集监控管理器启动工程加载器和采集器，并实时监视采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息；
通过工程加载器读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接；所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源；
通过采集器从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据，将采集到的工业数据发送至所述工程加载器；
通过工程加载器将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源。
可选地，通过工程组态工具创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，具体包括：
通过工程组态工具创建数据源，并对数据源的参数进行配置；所述数据源的参数包括服务器名称、服务器地址、是否启动备用地址、端口、用户名、用户口令、是否启用TLS加密、数据源冗余及断线缓存；
选择与目标接入设备相匹配的通讯方式，以创建通道；
根据目标接入设备的基础参数，创建逻辑设备，对所述逻辑设备关联通讯协议驱动，并配置设备地址、设备名称、设备描述、设备更新周期及设备超时时间；
基于所述通道及所述逻辑设备配置测点，并在所述数据源中创建所述测点。
可选地，基于所述通道及所述逻辑设备配置测点，具体包括：将通道与所述逻辑设备进行关联，并配置测点名称、测点描述、测点数据类型、初值、量程以及是否保存历史参数。
可选地，在所述工程接收服务接收到采集工程后，通过采集监控管理器启动工程加载器和采集器，具体包括：
在所述采集站的工程接收服务接收到采集工程后，采用TCP/IP方式发送自定义协议通知所述采集监控管理器重启；
所述采集监控管理器启动后，依次启动工程加载器和采集器。
可选地，所述通用型工业数据采集方法还包括：
通过工程加载器将所述工程信息加载到内存中，并向所述采集器提供工程接口。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明对所有目标接入设备的采集方式高度抽象，实现统一调度，从而不需要每次接入新的设备重复写代码，降低了协议定制的开发难度，并且提供了通用的数据提交接口，方便对接各种数据库和第三方平台，支持同时向不同数据库或第三方平台提供实时数据。采集到的数据先通过工程加载器进行数据缓存，再由其进行异步提交到数据源，从而实现解耦采集器与数据源的直接交互，避免了大量采集器同时连接数据源进行数据提交，提高了数据采集的兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的通用型工业数据采集***的示意图；
图2为本发明提供的通用型工业数据采集方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种通用型工业数据采集***及方法，能够适用于不同种类的终端设备，以采集工业数据，支持标准型工业协议，对非标工业协议可定制开发，支持对采集之后的数据进行初步清洗，支持多种数据存储。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的通用型工业数据采集***(IOSERVER)包括：采集站、工程组态工具(IoConfig)、采集监控管理器(IoMonitor)、工程加载器(ELDSserver)及采集器(IO)。
所述采集站具有工程接收服务(IOFileServer)及采集服务。
所述工程组态工具(IoConfig)用于创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务。
所述采集监控管理器(IoMonitor)用于在所述工程接收服务接收到采集工程后，启动所述工程加载器和所述采集器，并实时监视所述采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息。
所述工程加载器(ELDSserver)用于读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接，将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源；所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源。
进一步地，所述工程加载器还用于向所述采集器提供工程接口。
所述采集器(IO)用于从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据。
本发明提供的IOSERVER作为一个通用型的边缘侧采集服务，兼具了数据采集、数据推送、数据监控等主要功能，具备快捷部署、支持设备众多、协议开发简单、采集性能高、支持跨平台等特点。
具体来说，IOSERVER能够将接入设备的通用步骤进行封装，提供多种通讯方式(TCP/UDP的服务端和客户端、串口、同步)以及多种冗余方式，大大降低了设备的接入难度和数据的转发难度。并且对外提供了多种接口，方便第三方平台接入，对IOSERVER进行管理监控、数据获取等。提供了基础的数据缓存，因此具备边缘侧的基本计算能力。
实施例二
如图2所示，本实施例基于实施例一的通用型工业数据采集***提供一种通用型工业数据采集方法，包括：
S1：启动采集站的工程接收服务(IOFileServer)。等待接收来自S2所创建的采集工程，并重启采集服务。
S2：通过工程组态工具(IoConfig)创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务，以在所述采集站应用采集工程。
其中，采集工程为供给采集服务用的工程配置信息，采集工程与数据源具有关联关系。采集服务加载完采集工程采集的工业数据后写入数据源的测点。
具体地，S2中通过工程组态工具创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，具体包括：
(21)通过工程组态工具创建数据源，并对数据源的参数进行配置。所述数据源的参数包括服务器名称、服务器地址、是否启动备用地址、端口、用户名、用户口令、是否启用TLS加密、数据源冗余以及断线缓存等。
(22)选择与目标接入设备相匹配的通讯方式，以创建通道。其中，通讯方式包括TCP/UDP的服务端和客户端、串口、同步等。如选择串口方式则需配置串口号、波特率、奇偶校验、数据位、停止位以及备用链路配置等。
(23)根据目标接入设备的基础参数，创建逻辑设备，对所述逻辑设备关联通讯协议驱动，并配置设备地址、设备名称、设备描述、设备更新周期及设备超时时间等参数。逻辑设备即目标接入设备在采集服务中的映射。
(24)基于所述通道及所述逻辑设备配置测点，并在所述数据源中创建所述测点。具体地，在通道列表中选择已经创建好的通道，在设备列表中选择已经创建好的逻辑设备，并将通道与逻辑设备进行关联，并配置测点名称、测点描述、测点数据类型、初值、量程、是否保存历史等参数。
S3：在所述工程接收服务接收到采集工程后，通过采集监控管理器(IoMonitor)启动工程加载器和采集器，并实时监视采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息。
具体地，S3包括：
(31)在所述采集站的工程接收服务(IoFileServer)接收到采集工程后，采用TCP/IP方式发送自定义协议通知所述采集监控管理器重启。
(32)所述采集监控管理器启动后，依次启动工程加载器(ELDSserver)和采集器(IO)。
(33)采集监控管理器会自动监视启动完成后的采集器的通讯状态信息、报文过程信息以及事件信息。
S4：通过工程加载器(ELDSserver)读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接。所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源等对象的信息。
具体地，S4包括：
(41)通过工程加载器实例化Project对象启动工程加载功能，读取工程序列化文件，将工程信息加载到内存中，并通过内部私有通讯协议对采集器提供工程接口。其中，将工程信息转换成可储存文件后得到工程序列化文件。
(42)通过工程加载器实例化DB对象启动数据源连接功能，连接已经配置配置好的数据源。
S5：通过采集器(IO)从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据，将采集到的工业数据发送至所述工程加载器。
具体地，S5包括：
(51)采集器启动后向工程加载器请求通道、设备以及测点信息，并创建通道、设备以及测点信息各自的管理对象。
(52)加载步骤2中(23)配置好的协议驱动库，并与(51)中的设备对象进行绑定。
(53)对测点按测点结构信息进行排序并进行分包处理，为之后与目标接入设备的通讯提供最小的请求帧。其中，测点结构信息为与目标接入设备中变量(如传感器的检测电压、电流等)的映射。根据不同设备协议提供的参数信息对测点排序。每包中有多少个测点根据分包规则确定，最少有1个测点。
(54)打开通道、设备，开始与目标接入设备进行数据交互。
S6：通过工程加载器将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源。
具体地，通过工程加载器实例化Cash对象启动数据缓存功能，作为数据中转服务接收来自采集器采集到的工业数据，并统一提交给数据源。
综上，本发明的有益效果如下：
①将采集管理调度做到通用化。通用化指对所有通讯设备的采集方式高度抽象，实现统一调度，从而不需要每次接入新的设备重复写代码，降低协议定制开发难度，并且提供了通用的数据提交接口，方便对接各种数据库和第三方平台，支持同时向不同数据库或第三方平台提供实时数据。
②数据采集与数据提交解耦，兼容性更高。即采集到的数据先通过工程加载器进行数据缓存，再由其进行异步提交到数据源，从而实现解耦采集器与数据源的直接交互，避免了大量采集器同时连接数据源进行数据提交。
③采集性能更优，支持轮询、并发采集方式。
④支持多种冗余方式。分为采集服务的自身冗余和支持数据源的冗余。自身冗余是在两台采集器上运行相同的采集服务，两个采集服务会自检测通讯状态，一台作为主站，一台作为备站，冗余方式支持热备冗余和温备冗余。支持数据源的冗余指数据源端自身配置了冗余，采集服务采集到的数据可向正在运行的数据源推送。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种通用型工业数据采集***，其特征在于，所述通用型工业数据采集***包括：采集站、工程组态工具、采集监控管理器、工程加载器及采集器；
所述采集站具有工程接收服务及采集服务；
所述工程组态工具用于创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务；
所述采集监控管理器用于在所述工程接收服务接收到采集工程后，启动所述工程加载器和所述采集器，并实时监视所述采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息；
所述工程加载器用于读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接，将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源；所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源；
所述采集器用于从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据。
2.根据权利要求1所述的通用型工业数据采集***，其特征在于，所述工程加载器还用于向所述采集器提供工程接口。
3.一种通用型工业数据采集方法，应用权利要求1至2任一项所述的通用型工业数据采集***，其特征在于，所述通用型工业数据采集方法包括：
启动采集站的工程接收服务；
通过工程组态工具创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，将所述数据源发送至所述采集站的采集服务，将采集工程发送至所述采集站的工程接收服务，以在所述采集站应用采集工程；
在所述工程接收服务接收到采集工程后，通过采集监控管理器启动工程加载器和采集器，并实时监视采集器的通讯状态信息、报文过程信息及事件信息；
通过工程加载器读取工程信息，并基于所述工程信息建立与所述数据源的通讯连接；所述工程信息包括目标接入设备的通道、测点及数据源；
通过采集器从所述工程加载器处获取所述工程信息，并基于所述工程信息与目标接入设备进行绑定，采集所述目标接入设备的工业数据，将采集到的工业数据发送至所述工程加载器；
通过工程加载器将所述采集器采集的工业数据提交给所述数据源。
4.根据权利要求3所述的通用型工业数据采集方法，其特征在于，通过工程组态工具创建数据源，并根据目标接入设备的基础参数在所述数据源中创建测点，具体包括：
通过工程组态工具创建数据源，并对数据源的参数进行配置；所述数据源的参数包括服务器名称、服务器地址、是否启动备用地址、端口、用户名、用户口令、是否启用TLS加密、数据源冗余及断线缓存；
选择与目标接入设备相匹配的通讯方式，以创建通道；
根据目标接入设备的基础参数，创建逻辑设备，对所述逻辑设备关联通讯协议驱动，并配置设备地址、设备名称、设备描述、设备更新周期及设备超时时间；
基于所述通道及所述逻辑设备配置测点，并在所述数据源中创建所述测点。
5.根据权利要求4所述的通用型工业数据采集方法，其特征在于，基于所述通道及所述逻辑设备配置测点，具体包括：
将通道与所述逻辑设备进行关联，并配置测点名称、测点描述、测点数据类型、初值、量程以及是否保存历史参数。
6.根据权利要求3所述的通用型工业数据采集方法，其特征在于，在所述工程接收服务接收到采集工程后，通过采集监控管理器启动工程加载器和采集器，具体包括：
在所述采集站的工程接收服务接收到采集工程后，采用TCP/IP方式发送自定义协议通知所述采集监控管理器重启；
所述采集监控管理器启动后，依次启动工程加载器和采集器。
7.根据权利要求3所述的通用型工业数据采集方法，其特征在于，所述通用型工业数据采集方法还包括：
通过工程加载器将所述工程信息加载到内存中，并向所述采集器提供工程接口。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |