[发明专利]一种基于编码器播放器体系架构的工业控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制及自动化技术领域，尤其涉及一种基于编码器播放器体系架构的工业控制系统。

背景技术

自从第三次科技革命以来，信息技术领域持续的蓬勃发展促进了各行各业的不断革新。在互联网技术主导的信息时代，受益于通信带宽和速率的不断增加，数据传输的瓶颈不断放宽，大量的信息化设备从原先相互孤立的状态通过网络互联而成为相互联系、共享信息并具有分布式协同工作能力的联合体。在这样的背景下，物联网、云计算、大数据等概念和相应技术应运而生。另一方面，由于信息化设备以处理数字化信息为主，因此数字信号处理、数据转换等技术也在不断地进步，并在视频/音频处理等领域获得了广泛的应用。然而，在工业控制技术领域，先进的信息技术还没有获得充分的借鉴和发挥，许多设备仍然处于孤立的工作状态，设备之间的数据交互方式和数据格式也没有获得较好的统一。这一缺陷使得工业控制系统内部难以形成数据交互反馈的闭环，且难以实现多个设备的协同运作，制约了生产效率的进一步提升。

为了加强设备之间的信息共享和有效利用、提升生产效率，有一些技术人员已经尝试将先进的信息技术应用于工业控制系统。申请号为201210249423.8，名称为《云数控系统》的专利提供了一种具有CAD/CAPP/CAM/CNC集成和协同配套装配等功能的云数控系统。申请号为201310096448.3，名称为《一种基于STEP-NC的智能数控系统》的专利使用STEP-NC标准作为数控系统各个相关装置之间通讯的数据格式，以克服CAD/CAM与CNC之间的数据交换瓶颈。申请号为201210106343.7，名称为《具有分布式运动规划的工业控制系统》的专利通过网络实现计算机与多个马达的运动规划器之间的任务协调。这些方案虽然实现了多个设备之间的互联，但也给各个设备带来了较多额外的工作量，没有对各个设备新增工作量进行分配规划，不利于一些小型终端机器或设备的功能和规模简化。

工业控制系统的设备间互连给大量数据的共享带来了便利，同时也带来了数据存储和转换的问题。为此，一些专利提供了工业控制系统数据的存储和读取方法。申请号为200910023473.2，名称为《一种适用于工业过程控制中的数据存储和读取方法》的专利提供了一种由矩阵型数据流存储工业过程控制数据的方法，然而该方法仅适用于数据量较小的场合。申请号为201010542716.6，名称为《时序数据实时高效线性压缩与解压缩方法》的专利提供了一种对工业控制系统所产生的数据进行滤波、压缩和解压缩的算法，以降低数据流量和存储空间消耗。然而该方法仅考虑了采集系统数据的应用场合，未考虑当工业控制系统需要实时利用数据执行任务的应用场合。

有鉴于日益成熟的视频/音频数字信号处理技术，以及不断提升的硬件存储和计算性能，本专利旨在开发一种基于编码器/播放器体系架构的工业控制系统，在保证较合理的存储空间消耗和带宽占用量的前提下，大大减少终端机器或设备的工作量，从而在简化终端机器或设备的同时实现设备的同步协调运作。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于编码器/播放器体系架构的工业控制系统，在保证较合理的存储空间消耗和通信带宽占用量的前提下，大大减少终端机器或设备的工作量，简化终端机器或设备并实现多个终端机器或设备的同步协调运作。

本发明的特征在于，服务器设备利用编码器将终端机器或设备的运动轨迹和逻辑控制信号序列分别转换成运动比特流和逻辑控制比特流(统称为比特流)，按照特定的编码方式进行编码和压缩存储。每个终端机器或设备作为一个客户端，从服务器端下载事先编码、压缩、存储的运动比特流与逻辑控制比特流文件，利用播放器对运动比特流和逻辑控制比特流进行播放。具体的播放工作为：对比特流进行解压缩、解码，获得各个运动轴的运动指令和各个装置的逻辑控制信号。编码器和播放器的关系如图1所示。