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龍圖騰網(wǎng)恭喜同濟(jì)大學(xué)申請(qǐng)的專利一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115390529B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-03-21發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211071045.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05B19/418；該發(fā)明授權(quán)一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備是由馬玉敏;蔡靜雯;陳心一;喬非設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-08-31向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明涉及一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備，包括物理空間和信息空間，其中物理空間包括：狀態(tài)感知模塊，用于從物理設(shè)備收集感知數(shù)據(jù)；指令執(zhí)行模塊，用于控制物理設(shè)備運(yùn)行，信息空間包括：本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，用于接收感知數(shù)據(jù)和控制策略，存儲(chǔ)物理設(shè)備的狀態(tài)信息及對(duì)物理設(shè)備的控制策略；數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取物理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的感知數(shù)據(jù)；智能計(jì)算模塊，用于接收控制策略和感知數(shù)據(jù)，輸出支持智能決策的數(shù)據(jù)；決策控制模塊，用于根據(jù)支持智能決策的數(shù)據(jù)，生成對(duì)物理設(shè)備的控制指令；通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備與上層控制系統(tǒng)間、智能設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有運(yùn)行周期短，時(shí)間、硬件成本低，擴(kuò)展性靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明授權(quán)一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備在權(quán)利要求書中公布了：1.一種基于單元級(jí)CPS的模擬智能設(shè)備，其特征在于，包括物理空間（7）和信息空間（1），所述物理空間（7）包括：狀態(tài)感知模塊（10），用于從物理設(shè)備收集當(dāng)前的感知數(shù)據(jù)；指令執(zhí)行模塊（12），用于根據(jù)收到的控制指令控制物理設(shè)備運(yùn)行，所述信息空間（1）包括：本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)（3），用于接收感知數(shù)據(jù)和控制策略，存儲(chǔ)物理設(shè)備的狀態(tài)信息及對(duì)物理設(shè)備的控制策略；數(shù)據(jù)采集模塊（5），用于通過(guò)觸發(fā)型數(shù)據(jù)采集方式或周期采集方式獲取物理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的感知數(shù)據(jù)；智能計(jì)算模塊（4），用于接收控制策略和感知數(shù)據(jù)，輸出支持智能決策的數(shù)據(jù)；決策控制模塊（6），用于接收支持智能決策的數(shù)據(jù)，據(jù)此生成對(duì)物理設(shè)備的控制指令；通信模塊（2），用于通過(guò)第一通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備與上層控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸，所述模擬智能設(shè)備的載體為控制器，所述的第一通信協(xié)議為OPCUA通信協(xié)議，所述通信模塊（2）通過(guò)第二通信協(xié)議與其它模擬智能設(shè)備的通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述第二通信協(xié)議為TCPIP協(xié)議，多臺(tái)同類型或不同類型的模擬智能設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互與共享，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間自主協(xié)商和協(xié)同決策，上層控制系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)車間生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)感知，以及下達(dá)控制策略指導(dǎo)車間生產(chǎn)運(yùn)行，所述控制器為單片機(jī)、可編程邏輯控制器中的一種或多種，所述的物理空間（7）還包括：故障報(bào)警模塊（11），用于感知物理設(shè)備故障并觸發(fā)故障修復(fù)機(jī)制，所述感知數(shù)據(jù)包括設(shè)備激活狀態(tài)信息、運(yùn)行狀態(tài)信息、故障狀態(tài)信息、設(shè)備當(dāng)前工件的生產(chǎn)狀態(tài)信息中的一項(xiàng)或多項(xiàng)，所述的觸發(fā)型數(shù)據(jù)采集方式包括周期觸發(fā)型、事件觸發(fā)型的一項(xiàng)或多項(xiàng)，所述物理空間（7）還包括：狀態(tài)感知數(shù)據(jù)接口（9），用于實(shí)現(xiàn)所述狀態(tài)感知模塊（10）與所述數(shù)據(jù)采集模塊（5）間的數(shù)據(jù)傳輸；指令執(zhí)行數(shù)據(jù)接口（13），用于實(shí)現(xiàn)所述決策控制模塊（6）與所述指令執(zhí)行模塊（12）間的數(shù)據(jù)傳輸，所述模擬智能設(shè)備用于模擬智能機(jī)加工設(shè)備，通過(guò)為智能機(jī)加工設(shè)備分配不同的IP地址，以此區(qū)分不同設(shè)備，并利用以太網(wǎng)將設(shè)備組織起來(lái)，同時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行互聯(lián)，形成模擬智能車間；在模擬中，基于實(shí)際車間生產(chǎn)周期設(shè)置模擬智能車間運(yùn)行周期，運(yùn)行過(guò)程包括：（1）感知：模擬智能設(shè)備實(shí)時(shí)感知當(dāng)前狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備狀態(tài)、工件狀態(tài)、等待隊(duì)列與生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)，其中，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)由設(shè)備IP地址、故障標(biāo)志位、故障間隔時(shí)間、故障修復(fù)時(shí)間、加工標(biāo)志位、加工工件類型和名稱、當(dāng)前工序組成；工件狀態(tài)數(shù)據(jù)由工件類型、名稱、當(dāng)前工序、等待標(biāo)志位、加工標(biāo)志位、加工設(shè)備和結(jié)束加工標(biāo)志位組成；等待隊(duì)列數(shù)據(jù)包含所有等待加工工件的狀態(tài)，生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)包含日移動(dòng)步數(shù)、日產(chǎn)量和設(shè)備利用率；（2）分析與決策：模擬智能設(shè)備的信息空間在獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行分析與計(jì)算，當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，對(duì)物理空間下達(dá)故障修復(fù)指令；當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行且空閑時(shí)，根據(jù)啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則對(duì)緩沖區(qū)中的工件進(jìn)行優(yōu)先級(jí)計(jì)算和排序，選定其中優(yōu)先級(jí)最高的工件，對(duì)物理空間下達(dá)加工指令并更新工件的生產(chǎn)狀態(tài)；當(dāng)工件加工完成時(shí)，信息空間對(duì)工件狀態(tài)進(jìn)行更新，并根據(jù)工藝流程將工件信息發(fā)送給下一臺(tái)設(shè)備，表示工件進(jìn)入下一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行加工；同時(shí)，信息空間接收其他設(shè)備發(fā)來(lái)的工件信息，將其加入當(dāng)前設(shè)備的等待隊(duì)列數(shù)組，表示工件進(jìn)入緩沖區(qū)中等待加工，其中，啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則包括先進(jìn)先出、最早交貨期優(yōu)先和最短剩余加工時(shí)間優(yōu)先；（3）執(zhí)行：物理設(shè)備接收包含有加工時(shí)間與故障修復(fù)時(shí)間的指令后，在加工區(qū)中通過(guò)延時(shí)功能模塊實(shí)現(xiàn)工件加工過(guò)程與故障處理過(guò)程；（4）通信：智能加工設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信、設(shè)備間數(shù)據(jù)的傳輸與共享，上位機(jī)通過(guò)OPCUA通信接口與以太網(wǎng)相互連接，從以太網(wǎng)獲取車間中設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)、工件狀態(tài)數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)，同時(shí)，將車間配置信息與啟發(fā)式調(diào)度規(guī)則選擇策略發(fā)送至以太網(wǎng)，使得所有設(shè)備能夠獲取到此數(shù)據(jù)并進(jìn)行操作，智能設(shè)備以自身IP地址為標(biāo)識(shí)，通過(guò)TCPIP通信接口接入以太網(wǎng)，從以太網(wǎng)中獲取其余設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)與工件狀態(tài)數(shù)據(jù)，并完成工件信息的接收與發(fā)送。

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