CN105223931B - 柔性制造系统及其通信系统、通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于柔性制造系统的通信系统，包括多个连接成环路的通信装置，通信装置设于节点模块中；通信装置包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接；通信装置通过信号入口接收数据，并进行识别：若接收到的数据为该节点模块需要的数据，则将接收到的数据交给节点模块进行处理，并在节点模块处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；若接收到的数据不是该节点模块需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出。本发明还涉及一种柔性制造系统及其通信方法。上述方法及系统具有通信效率高，且可自由配置和扩展的优点。

Description

柔性制造系统及其通信系统、通信方法

技术领域

本发明涉及柔性制造技术，特别是涉及一种用于柔性制造系统中各个模块之间进行通信的装置和方法，还涉及一种包括多个通信装置的通信系统。

背景技术

工业机械是现代制造业的基础。

伴随网络技术的发展，工业生产模式正在发生深刻的变化，由传统大规模生产模式转向差异化、小批量定制生产模式。

这种差异化的生产模式需要机械加工单元提供智能、柔性的加工方式，从而进一步对机械加工单元本身的技术体系提出了新的要求。

传统工业机械为了保证机械的稳定性与可靠性，以满足大规模工业生产需求，一般采用封闭的中央主控技术体系；工业机械内各模块也是各企业自成一套，模块的通信系统长期存在复杂、兼容性差、速度低、可靠性不能保证的缺点。

若继续采用传统的封闭式中央主控技术体系，则无法完成柔性制造的工作。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高通信效率的通信系统。

此外，还提供一种通信方法及一种柔性制造系统。

一种用于柔性制造系统的通信系统，使所述柔性制造系统中的节点模块之间相互通信，所述通信系统包括多个连接成环路的通信装置，每个所述通信装置设于一个所述节点模块中；

所述通信装置包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接；

所述通信装置通过信号入口接收数据，并进行识别：若接收到的数据为该节点模块需要的数据，则将接收到的数据交给节点模块进行处理，并在节点模块处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；若接收到的数据不是该节点模块需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出。

在其中一个实施例中，首次发出数据的通信装置在数据经过整个环路的传输后，将数据进行回收。

在其中一个实施例中，所述通信装置包括第一信号入口、第二信号入口、第一信号出口以及第二信号出口，其中第一信号入口和第一信号出口设于所述通信装置的第一侧，第二信号入口和第二信号出口设于所述通信装置的第二侧；相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的第一信号入口、第一信号出口分别与另一个通信装置的第二信号出口、第二信号入口连接；

当通信装置所在节点模块正常工作时，所述通信装置第一侧的第一信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第二侧的第二信号出口发出；所述通信装置第二侧的第二信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第一侧的第一信号出口发出；

当通信装置所在节点模块发生故障时，所述通信装置第一侧的第一信号入口接收的数据从第一侧的第一信号出口发出；所述通信装置第二侧的第二信号入口接收的数据从第二侧的第二信号出口发出。

在其中一个实施例中，当通信装置首次发出数据时，发出一式两份数据，一份数据从所述第一信号出口发出，另一份数据从所述第二信号出口发出。

一种柔性制造系统，包括多个节点模块，还包括设于所述节点模块中的如上所述的通信装置。

在其中一个实施例中，所述节点模块为基本动作执行单元、功能模组或配套外部智能部件。

一种柔性制造系统的通信方法，基于通过通信装置连接成环路的通信系统，所述通信装置包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接，所述通信方法包括：

通信装置从信号入口接收数据、并进行识别；

若接收到的数据为通信装置所在的节点模块需要的数据，则将接收到的数据交给所在的节点模块进行处理，并在节点模块处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；

若接收到的数据不是通信装置所在的节点模块需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出。

在其中一个实施例中，首次发出数据的通信装置在数据经过整个环路的传输后，将数据进行回收。

在其中一个实施例中，所述通信装置包括第一信号入口、第二信号入口、第一信号出口以及第二信号出口；

当通信装置所在的节点模块正常工作时，所述第一信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第二信号出口发出；所述第二信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第一信号出口发出；

当通信装置所在的节点模块发生故障时，所述第一信号入口接收的数据从第一信号出口发出；所述第二信号入口接收的数据从第二信号出口发出。

在其中一个实施例中，当通信装置首次发出数据时，发出一式两份数据，一份数据从所述第一信号出口发出，另一份数据从所述第二信号出口发出。

上述通信系统、通信方法及柔性制造系统，通过采用环路通信结构，一方面可以将数据在执行多个工序的节点模块之间顺序传递，实现工序管理；另一方面，由于各个节点模块中都设置通信装置，使得节点模块可以保持一定的独立性，通过将通信装置接入环路网络或者从环路网络中断开，可以方便地配置整个制造系统，从而实现制造系统的柔性特征。

附图说明

图1为一实施例的通信系统结构图；

图2为柔性制造系统的一种层级结构示意图；

图3为图1中的通信装置的外部接口及通信方式示意图；

图4为环状网络出现通信线路故障后进行重组的示意图；

图5为一实施例的通信方法流程图。

具体实施方式

柔性制造系统，是指能够实现多样化的、定制的产品生产的系统。柔性制造系统根据最终产品的需要来安排基本制造单元、并进行整合获得用于生产该最终产品的特定系统。根据结构或功能的边界对柔性制造系统内部模块进行划分，柔性制造系统可以包括智能机械和与智能机械配套的外部智能部件。智能机械例如机械臂，外部智能部件例如摄像头。智能机械内部还包括多种相互配合工作的单元，例如电机、控制器等等。智能机械之间、外部智能部件之间、智能机械与外部部件之间、智能机械的内部单元之间均存在通信需求，传递数据与控制指令等。

为方便描述，所述存在通信需求的智能机械、外部智能部件以及智能机械内部的单元等，都称为节点模块。为使节点模块之间能够进行通信，在节点模块中设置通信装置。通信装置之间互联并通信，即可实现节点模块之间的通信。

如图1所示，本实施例的柔性制造系统中，多个通信装置100依次连接形成环路，实现多个节点模块200之间的通信。通信装置100包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接。

通信装置100通过信号入口接收数据，并进行识别：若接收到的数据为所在的节点模块200需要的数据，则将接收到的数据交给节点模块200进行处理，并在节点模块200处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；若接收到的数据不是所在的节点模块200需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出。

在工业机械制造中，工序之间基本上属于串行关系，即工序之间大多存在先后顺序。一个工序需要在另一个工序完成之后才能继续执行。采用上述的环路通信结构，一方面可以将数据在执行多个工序的节点模块之间顺序传递，实现工序管理；另一方面，由于各个节点模块中都设置通信装置，使得节点模块可以保持一定的独立性，通过将通信装置接入环路网络或者从环路网络中断开，可以方便地配置整个制造系统，从而实现制造系统的柔性特征。

图2示出柔性制造系统的一种层级结构。该柔性制造系统由产线计算服务中心90控制多条生产线80执行生产任务。多条生产线80可以执行相同的生产任务，也可以执行不同的生产任务。例如其中一条生产线80用于生产水性笔组装件，另一条生产线80用于生产鼠标组装件。为了执行不同的生产任务，每条生产线80都相应配置不同的执行机械。在一条生产线80上，以智能机械30为执行每个工序的基本单元，例如其中一个智能机械用于执行获得中性笔的笔筒组件的工序。多个智能机械30配合完成一个产品的生产。多个智能机械30之间可以通过通信装置100连接成环状的通信网络。

智能机械30内部包括控制器310和基本动作执行单元320。基本动作执行单元320又包括最基本的部件如驱动器321和电机322。多个基本动作执行单元320的驱动器321、电机322等又可以与控制器310通过通信装置100连接形成环状的通信网络。

当执行多个工序时，多个智能机械30依次执行，每个智能机械30的工序又被分解为基本的机械动作，例如直线运动、旋转运动等，智能机械30内部的基本动作执行单元320依序执行基本动作，完成智能机械30的工序。

可以理解，智能机械30本身也属于可柔性配置的对象。通过增减基本动作执行单元320、设置基本动作执行单元320的位置、角度等，可得到能够完成多种不同工序的智能机械30。

上述柔性制造系统中，形成环路的各个节点模块200地位平等，节点模块200之间通过信令互相协调工作。每个节点模块200在需要时都可以发送信令，并回收信令；也可以接收其他节点模块200的数据、处理数据。信令的发送节点为信息源节点，信令的处理节点为目标节点。

以下说明一种具体的通信装置100的功能和结构。

如图3所示，两个通信装置110、120相互连接。通信装置110包括第一信号入口111、第二信号入口112、第一信号出口113以及第二信号出口114。其中第一信号入口111和第一信号出口113设于通信装置110的第一侧，第二信号入口112和第二信号出口114设于通信装置110的第二侧。

通信装置120包括第一信号入口121、第二信号入口122、第一信号出口123以及第二信号出口124。其中第一信号入口121和第一信号出口123设于通信装置120的第一侧，第二信号入口122和第二信号出口124设于通信装置120的第二侧。

通信装置120的第一信号入口121、第一信号出口123分别与通信装置110的第二信号出口114、第二信号入口112连接。

当通信装置110首次发出数据时，发出一式两份数据，一份数据从所述第一信号出口113发出，另一份数据从所述第二信号出口114发出。

当通信装置110所在节点模块200正常工作时，通信装置110第一侧的第一信号入口111接收的数据或者节点模块200处理后的数据从第二侧的第二信号出口114发出。通信装置110第二侧的第二信号入口112接收的数据或者节点模块200处理后的数据从第一侧的第一信号出口113发出。

当通信装置120所在节点模块200发生故障时，通信装置120第一侧的第一信号入口121接收的数据从第一侧的第一信号出口123发出；通信装置120第二侧的第二信号入口122接收的数据从第二侧的第二信号出口124发出。

当柔性制造系统中的节点模块200都正常工作时，采用上述结构的通信装置110、120，可以从两个方向上同时传输数据。源节点发送的信令一式两份，一份沿顺时针方向在环状网络的节点模块200上依次传递，一份则反方向在环网的各节点模块200间依次传递。正常情况下先到达目标节点的完好信令会得到处理；在诸如信令数据有损等特殊情况下，目标节点则会选择完好信令进行处理；两份信令都在源节点回收并判断信令是否得到有效处理。

当环状网络有节点模块200发生故障时，仍然可以在除开故障节点模块后形成传输环路，在最大程度上保证更多的节点模块200能够正常执行。如图4所示。

基于上述装置，提供一种用于柔性制造系统的通信方法。如图5所示，该方法包括如下步骤。

步骤S101：通信装置接收数据。接收相邻节点模块的通信装置发送过来的数据。既可以是从第一信号入口接收的数据，也可以是从第二信号入口接收的数据。

步骤S102：通信装置判断数据是否包含信令，如是，则继续执行步骤S103，否则执行步骤S105。

步骤S103：判断接收的数据是否包含当前节点模块需要处理的信息，若是，则执行步骤S104，否则执行步骤S105。

步骤S104：将数据发送给节点模块进行处理，并对信令进行处理，标记处理结果。

步骤S105：将数据转发给下一个节点模块的通信装置。该数据可以是接收到之后没有做任何处理的数据，也可以是经过步骤S104处理后的数据。

在通信装置发送数据时，若节点模块或通信线路出现故障，通信装置内部会自动断开有故障一侧的信号入口与信号出口，并自动配置另一侧两个信号入口与信号出口形成新的回路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于柔性制造系统的通信系统，使所述柔性制造系统中的节点模块之间相互通信，所述通信系统包括多个连接成环路的通信装置，每个所述通信装置设于一个所述节点模块中；

所述通信装置包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接；其中，所述通信装置包括第一信号入口、第二信号入口、第一信号出口以及第二信号出口，其中第一信号入口和第一信号出口设于所述通信装置的第一侧，第二信号入口和第二信号出口设于所述通信装置的第二侧；相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的第一信号入口、第一信号出口分别与另一个通信装置的第二信号出口、第二信号入口连接；

所述通信装置通过信号入口接收数据，并进行识别：若接收到的数据为该节点模块需要的数据，则将接收到的数据交给节点模块进行处理，并在节点模块处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；若接收到的数据不是该节点模块需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出；

当通信装置所在节点模块正常工作时，所述通信装置第一侧的第一信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第二侧的第二信号出口发出；所述通信装置第二侧的第二信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第一侧的第一信号出口发出；

当通信装置所在节点模块发生故障时，所述通信装置第一侧的第一信号入口接收的数据从第一侧的第一信号出口发出；所述通信装置第二侧的第二信号入口接收的数据从第二侧的第二信号出口发出。

2.根据权利要求1所述的用于柔性制造系统的通信系统，其特征在于，首次发出数据的通信装置在数据经过整个环路的传输后，将数据进行回收。

3.根据权利要求1所述的用于柔性制造系统的通信系统，其特征在于，当通信装置首次发出数据时，发出一式两份数据，一份数据从所述第一信号出口发出，另一份数据从所述第二信号出口发出。

4.一种柔性制造系统，包括多个节点模块，其特征在于，还包括设于所述节点模块中的如权利要求1～3任一项所述的通信装置。

5.根据权利要求4所述的柔性制造系统，其特征在于，所述节点模块为基本动作执行单元、功能模组或配套外部智能部件。

6.一种柔性制造系统的通信方法，基于通过通信装置连接成环路的通信系统，所述通信装置包括至少一个信号入口和至少一个信号出口，相邻连接的两个通信装置的其中一个通信装置的至少一个信号入口，与另一个通信装置的至少一个信号出口，一一对应连接，其中，所述通信装置包括第一信号入口、第二信号入口、第一信号出口以及第二信号出口，所述通信方法包括：

通信装置从信号入口接收数据、并进行识别；

若接收到的数据为通信装置所在的节点模块需要的数据，则将接收到的数据交给所在的节点模块进行处理，并在节点模块处理完成后，将处理后的数据从信号出口发出；

若接收到的数据不是通信装置所在的节点模块需要的数据，则将接收到的数据直接从信号出口发出；

当通信装置所在的节点模块正常工作时，所述第一信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第二信号出口发出；所述第二信号入口接收的数据或者节点模块处理后的数据从第一信号出口发出；

当通信装置所在的节点模块发生故障时，所述第一信号入口接收的数据从第一信号出口发出；所述第二信号入口接收的数据从第二信号出口发出。

7.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，首次发出数据的通信装置在数据经过整个环路的传输后，将数据进行回收。

8.根据权利要求6所述的通信方法，其特征在于，当通信装置首次发出数据时，发出一式两份数据，一份数据从所述第一信号出口发出，另一份数据从所述第二信号出口发出。