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    • 专利摘要:
    本实用新型提供了一种产线设备的产线控制系统，属于设备运行控制技术领域，具体包括交换机、物联网网关、路由器、自动化传输设备、调试终端和上位工控机，交换机分别与产线设备的控制器、物联网网关、自动化传输设备、调试终端和上位工控机有线通信，通过交换机将控制器、自动化传输设备、调试终端和上位工控机构建专用网络通道，路由器分别与物联网网关、自动化传输设备、调试终端和上位工控机通信，路由器与外部网络通信连接，上位工控机采用远程协助软件通过外部网络实现对产线设备的控制器的远程控制。通过本申请的处理方案，确保设备在不使用外部远程控制功能时设备内部仍可以交换数据正常运行。
    公开号:CN214335545U
    申请号:CN202120274830.9U
    申请日:2021-01-30
    公开日:2021-10-01
    发明作者:不公告发明人
    申请人:Xuancheng Ruihui Xuansheng Enterprise Management Center Partnership LP；
    IPC主号:G05B19-418
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及设备运行控制技术领域，具体涉及一种产线控制系统。
    [n0002] 大型产线设备往往包括多个生产设备以及对多个生产设备进行控制的多个PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，含CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器))。通常情况下，产线设备的控制需要由上位工控机、上下料的自动化传输设备、负责向MES系统提供数据的数据路由器、以及现场灵活调试的笔记本电脑等组成的复杂系统。现有的产线控制系统包括用于接入无线局域网的无线网桥模块、用于通过接入无线局域网构建虚拟专用网络(Virtual Private Network，简称VPN)通道的网络模块和用于接入构建的VPN 通道的可编程逻辑控制器PLC的CPU模块；其中，网络模块分别与无线网桥模块和CPU模块连接。当需要对产线设备进行维护或者功能的增加以及更改时，可对其中一个PLC的CPU模块进行修改，但大多数时候是需要对多个PLC的 CPU模块、上位工控机操作软件以及产线设备中的其他部分分别进行修改。
    [n0003] VPN网关采取双网卡结构，外网卡使用公网IP接入Internet，网络一(假定为公网internet)的终端A访问网络二(假定为公司内网)的终端B，其发出的访问数据包的目标地址为终端B的内部IP地址。网络一的VPN网关在接收到终端A 发出的访问数据包时对其目标地址进行检查，并将该数据包进行封装。网络二的VPN网关对接收到的数据包进行检查，如果发现该数据包是从网络一的VPN 网关发出的，即可判定该数据包为VPN数据包，并对该数据包进行解包处理。网络二的VPN网关将还原后的原始数据包发送至目标终端B，由于原始数据包的目标地址是终端B的IP，所以该数据包能够被正确地发送到终端B。在终端B 看来，它收到的数据包就和从终端A直接发过来的一样。从终端B返回终端A 的数据包处理过程和上述过程一样，这样两个网络内的终端就可以相互通讯了。然而，一方面，并非产线涉及的设备的所有厂商都愿意或遵守VPN技术标准，导致产线设备难以完全兼容；另一方面，VPN网络需要高水平地理解网络和安全问题，还需要严格的规划和配置，企业创建和部署VPN线路并不容易；另外， VPN系统的运行必须依靠VPN互联网服务提供商保证服务的运行，企业不能直接控制基于互联网的VPN的可靠性和性能。可见，现有技术应用条件单一，无法适应现场更为复杂的条件，更难以适应大型产线设备灵活的远程控制需要。难以对设备中所有需要维护的部分快速维护，尤其是对于产线设备尽可能缩短停机维护以及升级的时间对提高设备产能和稼动率是极其必要的。
    [n0004] 产线设备现场使用的网络条件多变，而产线设备中单一的VPN网络连接方式已经不能满足现场需求，建立多种远程控制方式和通道亟需解决。
    [n0005] 因此，为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供了一种确保产线设备无需局限在单一的VPN网络连接方式就可以实现设备内部交换数据正常运行的产线设备的产线控制系统。
    [n0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供一种产线设备的产线控制系统，包括执行组件、控制组件和传输组件，所述控制组件用于生成控制所述执行组件的执行指令，包括上位工控机；所述传输组件用于将所述执行指令传输给所述执行组件，包括交换机、物联网网关和路由器；所述执行组件，设置在所述产线设备上，用于根据所述执行指令进行传输或调试，包括自动化传输设备和调试终端；所述交换机分别与所述产线设备、所述物联网网关、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机通信连接，通过所述交换机将所述产线设备、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机构建专用网络；所述路由器分别与所述物联网网关、所述专用网络通信，还与外部网络通信连接，所述上位工控机通过所述外部网络实现对所述产线设备的控制。
    [n0007] 在其中一个实施例中，所述路由器采用蓝牙通信模块、红外通信模块、 WIFI通信模块、zigbee通信模块和有线通信模块中的任意一种与所述外部网络通信连接。
    [n0008] 在其中一个实施例中，每一所述产线设备至少具有一个控制器，所述控制器用于根据所述上位工控机的命令，控制所述产线设备的运行。
    [n0009] 在其中一个实施例中，所述控制器包括可编程逻辑控制器。
    [n0010] 在其中一个实施例中，所述路由器具有地址管理模块，所述地址管理模块对所述产线设备的多个控制器分配固定IP地址。
    [n0011] 在其中一个实施例中，所述物联网网关具有通信驱动软件，所述物联网网关通过所述通信驱动软件对连接的所述产线设备的所述控制器进行管理。
    [n0012] 在其中一个实施例中，所述路由器为网管型无线路由器。
    [n0013] 在其中一个实施例中，所述交换机分别与所述产线设备的控制器、所述物联网网关、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机有线通信。
    [n0014] 在其中一个实施例中，所述有线通信为以太网有线通信。
    [n0015] 在其中一个实施例中，所述上位工控机采用远程协助软件通过所述外部网络实现对所述产线设备的所述控制器的远程控制。
    [n0016] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
    [n0017] 1.使用交换机将多PLC以及上位工控机自动化传输设备以及现场调试终端连接成内部互联网络，确保了产线设备无需局限在单一的VPN网络连接方式就可以实现设备内部交换数据正常运行，且通过使用多口交换机提高了本系统的可扩展性。而且，不需要再次部署VPN线路，减少了网络成本；也不需要像VPN网关采取双网卡结构，不需要对原始数据包进行多次的封装验证就可以实现设备内部交换数据正常运行。
    [n0018] 2.物联网网关一端与路由器建立通信连接从而连接外部网络，一端通过交换机与多PLC的CPU模块相连接。无需VPN网络就可以构成以太网透传等多种方式实现对PLC的CPU的远程控制，从而可以实现产线设备的完全兼容。物联网网关具有通信驱动软件，通过通信驱动软件对连接的产线设备的控制器进行管理，从而使得多种型号的PLC的CPU可以连接到物联网网关并防止没有在网关中登记过的其他设备接入。
    [n0019] 3.路由器具有网络管理功能，将有连接外部网络进行远程控制功能需要的上位工控机、物联网网关、自动化传输设备、现场调试电脑通过固定分配IP 地址等方式进行统一管理，从而防止外部设备连接进入设备内部网络。
    [n0020] 4.可以满足产线设备远程控制的需求，本方案实现成本低，实施容易，起到了节约成本，减少时间，提高产能，便于扩展的作用。
    [n0021] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
    [n0022] 图1是本实用新型的实施例中产线设备的产线控制系统的网络连接示意图；
    [n0023] 附图标识中：
    [n0024] 100、产线控制系统，1、控制器，10、执行组件，11、自动化传输设备， 12、调试终端，20、控制组件，21、上位工控机，30、传输组件，31、交换机， 32、物联网网关，33、路由器。
    [n0025] 下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
    [n0026] 以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
    [n0027] 要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
    [n0028] 还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
    [n0029] 另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
    [n0030] 如图1所示，本申请实施例提供一种产线设备的产线控制系统100。产线控制系统100可以控制一个产线设备，或是同时控制多个产线设备。在其中一个实施例中，每一所述产线设备至少具有一个控制器，所述控制器用于根据所述上位工控机的命令，控制所述产线设备的运行。控制器可以根据上位工控机的指示，调整产线设备的工作状态。
    [n0031] 在其中一个实施例中，控制器包括可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，简称PLC)。
    [n0032] 产线控制系统100包括执行组件10、控制组件20和传输组件30。
    [n0033] 控制组件20用于生成控制执行组件10的执行指令，包括上位工控机21。
    [n0034] 传输组件30用于将执行指令传输给执行组件10，包括交换机31、物联网网关32和路由器33。
    [n0035] 执行组件10设置在产线设备上，用于根据执行指令进行传输或调试，包括自动化传输设备11和调试终端12。在一个实施例中，交换机31、物联网网关32、路由器33可以设置在电控柜中。图1中的实线可以为有线连接，图1 中的虚线可以为通过WIFI网络进行的无线连接。在其中一个实施例中，有线通信为以太网有线通信，即、通过以太网进行的数据传输。
    [n0036] 交换机31分别与产线设备的控制器1、物联网网关32、自动化传输设备 11、调试终端12和上位工控机21有线通信。通过交换机31可以将控制器、自动化传输设备11、调试终端12和上位工控机21连接，从而构建出一个专用网络通道。专用网络通道可以是VPN通道或者以太网透传通道。在本实施例中，交换机31为多口交换机，可以根据需要进行扩展或更新。交换机31 不仅可以与产线设备的PLC的CPU模块连接、还可以与伺服电机的CPU模块连接、也可以与远程输入输出模块等其他基于以太网接口的通讯模块，且交换机31连接数量可以从1个至多个。
    [n0037] 物联网网关32的设备连接端口(LAN口)与交换机31连接，并且网络连接端口(WAN口)与网管型无线路由器33的LAN口连接。物联网网关32 可以通过连接产线控制系统中的各仪器建立VPN通道或者以太网透传通道，从而实现对各个PLC的CPU远程控制。
    [n0038] 路由器33分别与物联网网关32、自动化传输设备11、调试终端12和上位工控机21通信。
    [n0039] 路由器33可以与外部网络通信连接。路由器可以通过有线或无线WIFI 的形式连接外部INTERNET网络。路由器33可以是普通无线路由器，也可以是网管型无线路由器。路由器33对需要登录外部INTERNET网络的部件进行连接管理。相比普通无线路由器，网管型无线路由器提供了基于终端控制口 (Console)、基于Web页面以及支持Telnet远程登录网络等多种网络管理方式，具备更强的管理能力。
    [n0040] 自动化传输设备11的LAN口与交换机31连接，WAN口与网管型无线路由器33的LAN口连接。自动化传输设备11可以接收远程协助软件发送来的远程控制指令，并根据远程控制指令进行物料的上下料。
    [n0041] 调试终端12的网卡可以通过以太网线与交换机连接。调试终端12可以是笔记本电脑、台式电脑、路由器或其他可进行智能运算的仪器等。调试终端 12可以通过以建立的专用网络通道本地控制各个PLC的CPU。同时调试终端也可以通过无线网卡与网管型无线路由器连接登录外网查询资料等。调试终端 12可以存储调试软件，通过启动调试软件即可实现对产线设备各个部分的远程控制功能。
    [n0042] 上位工控机21可以设置双网卡，其中一块网卡与交换机31连接，另一块网卡与网管型无线路由器的LAN口连接。上位工控机21采用远程协助软件通过外部网络实现对产线设备的控制器1的远程控制。上位工控机21对PLC的 CPU模块可以通过无线路由器33使用物联网网关32和交换机31实现远程控制。上位工控机21和自动化传输设备11可以均使用双网卡。自动化传输设备 11可以通过无线路由器33接收上位工控机21的远程协助软件发送来的远程控制指令，并根据远程控制指令进行物料的上下料。
    [n0043] 在其中一个实施例中，路由器33采用蓝牙通信模块、红外通信模块、WIFI 通信模块、zigbee通信模块和有线通信模块中的任意一种与外部网络通信连接。
    [n0044] 在其中一个实施例中，路由器具有地址管理模块，地址管理模块对产线设备的多个控制器分配固定IP地址。路由器可以将产线设备各个部分PLC的 CPU模块通过以太网线接入到交换机中。路由器可以将执行同一功能的部分 PLC的CPU模块设置为相同的IP地址网段，路由器也可以将产线设备所有 PLC的CPU模块设置为相同的IP地址网段。路由器可以对设备中所有需要维护的部分设置为相同的IP地址网段，而后对维护部分统一进行维护或系统升级，这样不仅可以减少不同仪器造成的整个系统停机维护情况，而且可以同时减少维护部分的升级时间，从而提高设备产能和稼动率。
    [n0045] 路由器也可以对上位工控机、物联网网关、自动化传输设备、现场调试电脑进行统一的地址管理。无线路由器可以将上位工控机、物联网网关、自动化传输设备和现场调试电脑连接无线路由器的方式扩展为有线或无线WIFI网络，从而使得通信方式更灵活，针对现场环境的适应性更强。
    [n0046] 上述产线设备的产线控制系统，使用交换机31将多PLC的CPU以及上位工控机21、自动化传输设备11以及现场调试终端12连接成内部互联网络，确保了设备在不使用外部远程控制功能时设备内部仍可以交换数据正常运行，且通过使用多口交换机提高了本系统的可扩展性。物联网网关32可以构建 VPN通道或者以太网透传通道实现对PLC的CPU的远程控制。而且还满足产线设备远程控制的需求，本方案实现成本低，实施容易，起到了节约成本，减少时间，提高产能，便于扩展的作用。
    [n0047] 上述产线设备的产线控制系统，路由器具有网络管理功能，将有连接外部网络进行远程控制功能需要的上位工控机、物联网网关、自动化传输设备、现场调试电脑通过固定分配I P地址等方式进行统一管理，从而防止外部设备连接进入设备内部网络。
    [n0048] 在其中一个实施例中，物联网网关具有通信驱动软件，物联网网关通过通信驱动软件对连接的产线设备的控制器进行管理。物联网网关还可以具有账户登录管理软件，通过建立账户密码，使用管理功能限制非法连接，保证网络传输速度。
    [n0049] 上述产线设备的产线控制系统，物联网网关具有通信驱动软件，通过通信驱动软件对连接的产线设备的控制器进行管理，从而使得多种型号的PLC的 CPU可以连接到物联网网关并防止没有在网关中登记过的其他设备接入。
    [n0050] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
    权利要求:
    Claims (10)
    [0001] 1.一种产线控制系统，用于产线设备的控制，其特征在于，包括执行组件、控制组件和传输组件，
    所述控制组件用于生成控制所述执行组件的执行指令，包括上位工控机；
    所述传输组件用于将所述执行指令传输给所述执行组件，包括交换机、物联网网关和路由器；
    所述执行组件，设置在所述产线设备上，用于根据所述执行指令进行传输或调试，包括自动化传输设备和调试终端；
    所述交换机分别与所述产线设备、所述物联网网关、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机通信连接，通过所述交换机将所述产线设备、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机构建专用网络；
    所述路由器分别与所述物联网网关、所述专用网络通信，还与外部网络通信连接，所述上位工控机通过所述外部网络实现对所述产线设备的控制。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的产线控制系统，其特征在于，所述路由器采用蓝牙通信模块、红外通信模块、WIFI通信模块、zigbee通信模块和有线通信模块中的任意一种与所述外部网络通信连接。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的产线控制系统，其特征在于，每一所述产线设备至少具有一个控制器，所述控制器用于根据所述上位工控机的命令，控制所述产线设备的运行。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的产线控制系统，其特征在于，所述控制器包括可编程逻辑控制器。
    [0005] 5.根据权利要求3所述的产线控制系统，其特征在于，所述路由器具有地址管理模块，所述地址管理模块对所述产线设备的所述控制器分配固定IP地址。
    [0006] 6.根据权利要求3所述的产线控制系统，其特征在于，所述物联网网关具有通信驱动软件，所述物联网网关通过所述通信驱动软件对连接的所述产线设备的所述控制器进行管理。
    [0007] 7.根据权利要求1-6任一项所述的产线控制系统，其特征在于，所述路由器为网管型无线路由器。
    [0008] 8.根据权利要求1-6任一项所述的产线控制系统，其特征在于，所述交换机分别与所述产线设备、所述物联网网关、所述自动化传输设备、所述调试终端和所述上位工控机进行有线通信。
    [0009] 9.根据权利要求8所述的产线控制系统，其特征在于，所述有线通信为以太网有线通信。
    [0010] 10.根据权利要求1-6任一项所述的产线控制系统，其特征在于，所述上位工控机采用远程协助软件通过所述外部网络实现对所述产线设备的远程控制。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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