一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法

本发明属于工业控制领域，具体是一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法。

背景技术：

1、工控指的是工业自动化控制，主要利用电子电气、机械、软件组合实现。主要是指使用计算机技术、微电子技术和电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。但随着社会的不断发展，工业控制系统对工业控制网络的可靠性和实时性的要求越来越高，保障整个工业控制系统的正常运行。

2、例如中国专利公布号为cn111813502a的专利公开了面向工业边缘节点的计算资源管理调度方法，该方法包括以下步骤：s1：搭建面向工业边缘节点的计算资源虚拟化架构；s2：进行计算资源调度。该方案提出了一种面向工业边缘节点的计算资源虚拟化架构，包括工业物理层、虚拟资源层及控制层，实现了计算资源的统一管理；同时，通过预测边缘节点未来时刻的计算资源使用情况，结合工业计算优先级与边缘节点的过载情况，提出一种计算资源调度策略解决了工业环境下边缘节点负载不均衡的问题。

3、但是，在实际工作过程中，若各节点的负载数据超过系统调度数据的速度，各节点的产生的滞留数据会减缓系统的运行速度，系统的实时性会受到影响。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于工业化制造的智能节点及其控制方法，减少系统滞留数据的产生，便于各节点快速的执行下一步运行指令。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种用于工业化制造的智能节点，包括记录模块、唤醒模块和睡眠模块；

4、唤醒模块，用于接收网络广播的控制指令，所述控制指令中包括控制对象和工作时段，在接收到控制指令后判断控制对象是否为本节点，若为否，则终止；若为是，则验证控制指令的当前时间是否为本节点的工作时段，若当前时间为本节点的工作时段，唤醒模块唤醒节点；若当前时间不为本节点的工作时段，则在当前时间处于工作时段内唤醒本节点；

5、记录模块，用于在本节点启动后，记录工作时段信息形成工作计划信息，并在当前时间为工作时段内时向本节点发送启动指令，并记录本节点运行时产生的工作数据；

6、睡眠模块，用于获取本节点的工作状态，若本节点执行控制指令完成，则生成传递指令；记录模块用于在接收到传递指令后上传节点运行时产生的工作数据，并生成二次验证信息发送至睡眠模块；

7、其中睡眠模块还用于在接收到二次验证信息后，读取记录模块中的工作计划信息，并根据工作计划信息，判断本节点此刻距离下一次启动时刻之间的空白时间是否大于设定的阈值，若空白时间大于阈值，则发送休眠通过指令；记录模块在接收到休眠通过指令后进入休眠状态；若空白时间小于阈值，则生成等待指令，记录模块在接收到等待指令后保持启动状态。

8、进一步，其中睡眠模块还用于在节点进入空白时间时，读取记录模块中的工作计划信息，并根据工作计划的历史工作计划时间，判断本节点的历史工作计划时间与空白时间是否重合，若重合，则生成延时指令至唤醒模块，唤醒模块在接收到延时指令后保持启动状态；若不重合，则唤醒模块在本节点的工作时段结束后进入休眠状态。

9、一种用于工业化制造的智能节点的控制方法，包括如下步骤：s1、节点通过唤醒模块接收网络广播的控制指令，唤醒模块在接收到控制指令后判断控制对象是否为本节点，若为否，则终止；若为是，则判断当前时间是否为本节点的工作时段，若当前时间为本节点的工作时段，唤醒模块唤醒节点进行工作，启动记录模块；若当前时间不为本节点的工作时段，则在工作时段内唤醒节点；

10、s2、本节点启动后基于控制指令进行工作，记录模块记录节点工作时产生的工作数据，并根据节点工作时段信息形成工作计划信息；

11、s3、在节点工作过程中，通过睡眠模块监测本节点的工作状态，若节点执行控制指令完成，睡眠模块进行二次验证；

12、s3.1、睡眠模块进行二次验证，睡眠模块读取记录模块中的工作计划信息，判断本节点此刻距离下一次启动时刻之间的空白时间是否大于设定的阈值，若空白时间大于阈值，则睡眠模块发送休眠通过指令至记录模块，进入s4；

13、若空白时间小于阈值，睡眠模块向记录模块发送等待指令，进入s3.2；

14、s3.2、记录模块基于等待指令继续进行工作，在本节点进入空白时间时，睡眠模块读取记录模块中的工作计划信息，并根据工作计划的历史工作计划时间，判断本节点的历史工作计划时间与空白时间是否重合，若重合，进入s3.3；若不重合，进入s3.4；

15、s3.3、睡眠模块则生成延时指令至唤醒模块，唤醒模块在接收到延时指令后保持启动状态；

16、s3.4、则唤醒模块在本节点的工作时段结束后进入休眠状态，当空白时间结束后，唤醒模块基于控制指令重新唤醒节点，记录模块在本节点的工作时段结束后直接上传节点运行时产生的工作数据，记录模块上传工作数据后进入休眠状态；

17、s4、记录模块验证通过，睡眠模块还会向记录模块发送传递指令，记录模块基于传递指令上传节点运行时产生的工作数据，记录模块上传工作数据后进入休眠状态。

18、采用上述方案后实现了以下有益效果：

19、节点在日常运行过程中，节点通过唤醒模块接收网络广播的控制指令，唤醒模块先判断控制对象是否为本节点，若为否，则终止；若为是，则验证控制指令的当前时间是否为本节点的工作时段，若当前时间为本节点的工作时段，唤醒模块唤醒节点；若当前时间不为本节点的工作时段，则在工作时段内唤醒节点；减少各节点的启动次数，降低节点运行时的功耗，同时减少各节点访问网络次数，减少各节点与网络进行频繁的数据交换。

20、通过睡眠模块，获取本节点的工作状态，当本节点执行控制指令完成后，睡眠模块进行二次验证；判断本节点此刻距离下一次启动时刻之间的空白时间是否大于设定的阈值；在空白时间内，根据工作计划的历史工作计划时间，判断本节点的历史工作计划时间与空白时间是否重合；使该节点无需重新启动唤醒模块和记录模块，以此提高该节点的响应速度，便于各节点快速的执行下一步运行指令。

21、通过上述过程，控制记录模块上传数据的次数，减少各节点频繁的上传节点运行时产生的工作数据，减少网络中滞留数据的产生，降低工业网格整体产生的数据存量，避免网络发生拥堵，从而提高系统的运行速度。

22、进一步，在s1中，唤醒模块接收网络广播的控制指令的方式包括：数据线传输方式和通信连接方式。

23、有益效果：不同的接收方式便于适应不同的节点，将数据上传至服务器。

24、进一步，在步骤s1中，各节点的唤醒模块设有与控制指令中控制对象对应的唤醒地址码。

25、有益效果：对应的唤醒地址码便于唤醒模块识别控制指令。

26、进一步，在s1至s4中，记录模块启动后会建立一个数据库，数据库用于存储并记录节点运行时的工作数据，当记录模块在接收到传递指令后，记录模块将数据库整体上传并将数据库删除。

27、有益效果：各节点不长期保存工作数据，能减少记录模块的负荷，减少系统滞留数据的产生，减少工业网络整体的数据存量，提高系统运行的流畅度。

28、进一步，在s1至s4中，若记录模块上传工作数据过程中，数据传输中断，记录模块在数据库内保存一个特殊指令o，特殊指令o记录了该节点当前时间执行的控制指令，当数据传输恢复后，记录模块将数据库整体上传，控制指令基于特殊指令o对工作时段进行标记。

29、有益效果：通过特殊指令o对控制指令的工作时段进行标注，在数据传输中断后，便于重新找到控制指令之前运行的工作时段，便于各节点重新恢复生产。