[发明专利]一种用于生产车间的数据采集系统

说明书

本发明公开了一种用于生产车间的数据采集系统，属于数字孪生领域，包括：点位扩展模块，用于采集生产车间的多种设备信号；模拟量扩展单元包括N路选通输入端和2^N路扩展板输入端，可连接2^N个电子电路转换板；远程模块，以有线通信的方式接收点位扩展模块采集的多种设备信号，并以无线通信的方式将多种设备信号发送至数据处理网关；数据处理网关，以无线通信的方式接收远程模块发送的多种设备信号，并通过以太网将多种设备信号发送至上位机；上位机，根据多种设备信号生成相应的控制信号，并依次通过数据处理网关、远程模块传输至点位扩展模块，点位扩展模块根据控制信号控制生产车间的设备。可实现多类型车间设备的数据采集。

技术领域

本发明属于数字孪生领域，更具体地，涉及一种用于生产车间的数据采集系统。

背景技术

数字孪生作为智能制造的关键技术，是实现物理世界与信息世界实时交互和融合的有效方法。随着数字孪生技术的发展，生产车间各设备的互联互通需求不断提高，因此，工业系统、物联网数据分析、数据交互等技术逐渐被应用在现代化的生产车间中。目前，工业企业中应用较为广泛的是数据交互与监控控制系统SCADAS，通过SCADAS监测生产车间中设备的运行状态，以及与工厂制造执行系统MES进行交互以对车间进行反馈控制。由于生产车间设备供应商和自动化级别不同，这些设备之间的通信协议通常无法互通，导致现在车间数据交互困难。

目前，数据采集技术分为现场多总线协议转换采集、嵌入式设备采集控制信号两种类型。现场多总线协议转换采集控制信号更为专业，但是，不同协议间转换困难大，只能指定某些总线协议，通用性较差。嵌入式设备采集控制信号具有更好地通用性，但是，由于硬件电路固定，当需要接入新设备时较困难。

生产车间中需要采集的数据具有数量多、分布广、种类多的特点，在不同车间中进行数据交互时需要数据交互系统，采集的数据种类和数量存在较大差异，并且除直接采集电信号外还存在多种使用总线协议传输的数据。目前数据交互系统多为采集固定的点位与固定的类型，难以应对生产车间这种灵活多变的数据交互环境。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于生产车间的数据采集系统，其目的在于解决现有数据采集系统不能灵活地应用于现有定制化车间的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于生产车间的数据采集系统，包括：点位扩展模块，包括模拟量扩展单元和数字量扩展单元，用于采集生产车间的多种设备信号；其中，所述模拟量扩展单元包括N路选通输入端和2^N路扩展板输入端，所述2^N路扩展板输入端用于与2^N个电子电路转换板一一对应连接，所述N路选通输入端用于基于接收到的选通信号选通相应的电子电路转换板，以采集相应的设备模拟信号，N＞1；远程模块，用于以有线通信的方式接收所述点位扩展模块采集的多种设备信号，并以无线通信的方式将所述多种设备信号发送至数据处理网关；数据处理网关，用于以无线通信的方式接收所述远程模块发送的多种设备信号，并通过以太网将所述多种设备信号发送至上位机；上位机，用于根据所述多种设备信号生成相应的控制信号，并依次通过所述数据处理网关、远程模块传输至所述点位扩展模块，所述点位扩展模块根据所述控制信号控制所述生产车间的设备。

更进一步地，所述数据处理网关还用于从接收到的多种设备信号中筛选出相对于上一时刻发生变化的设备信号，并通过以太网将发生变化的设备信号发送至上位机。

更进一步地，所述点位扩展模块还用于以有线通信的方式将采集到的第一设备信号发送至所述数据处理网关，所述第一设备信号为与所述数据处理网关距离小于距离阈值的模拟量扩展单元和数字量扩展单元采集的设备信号；所述远程模块用于以无线通信的方式将多种设备信号中第一设备信号之外的信号发送至数据处理网关。

更进一步地，还包括：供电模块，用于为所述点位扩展模块、远程模块和数据处理网关提供工作电压。