一种物联网嵌入式mps测控方法及网络系统装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于工业自动控制领域，特别涉及一种物联网嵌入式MPS测控方法及网络 系统装置。
【背景技术】
[0002] 物联网作为互联网的进一步延伸，近年来受到了全社会极大的关注，各大高校也 陆续开设物联网专业。物联网在运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境（家庭、办公、工 厂）领域、个人和社会领域等具有十分广阔的市场和应用前景。在物联网的大浪潮下，实现 工业加工生产过程的自动化、智能化是非常必要而迫切的。MPS是由德国FESTO公司生产 的一种模拟工业加工生产过程的教学实验系统设备。该系统设备可以模拟实际工业生产过 程中的多个环节，广泛应用在自动化人员的培训和教学上。但是由德国FESTO公司生产的 MPS系统设备的控制方法为PLC控制模式，不方便和其他嵌入式教学实验相结合，可扩展性 比较差，并且多模块协调控制采用总线的形式，大量的布线增加了成本并且降低了教学的 灵活性。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种物联网嵌入式MPS测 控方法及网络系统装置，具有灵活性强，扩展方便，灵活性强的特点，对培养学生的实际动 手能力和创新思维能力以及教学质量的提升具有实际意义。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] -种物联网嵌入式MPS测控方法，以MPS系统设备1为被控对象，配置由多个控制 器组成的MPS控制系统装置2,各个控制器逐一对应组成MPS系统设备1的各个模块，实现 对各个模块独立及协同工作的控制，所述控制器包括控制部分、无线部分和驱动部分，其中 控制部分用于实现与PC机的交互，以及与无线部分配合实现控制器之间的相互通信，以及 根据接收到的传感器信号生成控制信号，驱动部分包括用于采集MPS系统设备1的传感器 输出信号的输入部分和用于将控制信号转为MPS系统设备1执行机构控制信号的输出部 分，其中控制器对各个模块独立工作的控制过程为：
[0006] 检测各个模块的传感器信号，根据各个模块当前的运动状态控制气动装置中气动 回路的变化或继电器的通断，使执行机构按预定动作对工件进行加工；
[0007] 对多个模块协同工作的控制过程为：
[0008] 根据工件加工时通过各个模块的顺序建立一个串联排队系统，在工件加工的过程 中，一个模块只有在空闲的状态下才允许前一个模块将工件传输进来，当工件在某一个模 块处完成加工后，如果下一个模块是空闲的，则立即进入下一个模块；如果下一个模块是繁 忙的，分两种情况：一种情况是下一个模块只有一个加工或存放工件的空间，此时，工件需 要在当下的模块处等待，防止破坏下一个模块的加工流程，直到下一个模块空闲为止；另一 种情况是下一个模块有多个加工或存放工件的空间，此时，如果还有空闲的加工或等待空 间，则工件进入下一个模块的等待队列，否则，工件需要在当下模块处等待。
[0009] 所述PC机用于增加控制器的可操作性。对于验证无线射频部分的传输性能的测 试，需要连接PC机进行操控。测试是在星型网络架构下完成的，接受节点定义成主节点，发 送节点上电后加入网络，网络创建完成后，发送PC机通过串口每隔3秒钟向MPS控制器发 送数据，数据通过无线节点传到主节点所在的MPS控制器，最后通过串口传向接受PC机，显 示出来。
[0010] 所述MPS控制系统装置2通过互联网络3连接监控设备4,其中互联网络3包括采 用嵌入式Linux平台的服务器31，服务器31将MPS系统设备1的运行状态保存在数据库 中，监控设备4通过服务器31查看该数据库。
[0011] 所述控制部分与无线部分建立无线传感器网络，其中无线传感器网络的主节点与 服务器31建立联系，通过嵌入式Iinux平台使MPS控制系统装置2与网络远端的监控设备 4建立联系，使用C/S模型实现各个控制器的远程监控功能，通过监控设备4对各个控制器 进行访问，进而实现对各个控制器监控。
[0012] 本发明还提供了一种实现所述物联网嵌入式MPS测控方法的网络系统装置，包括 由多个控制器组成的MPS控制系统装置2,各个控制器逐一对应组成MPS系统设备1的各个 模块，实现对各个模块独立及协同工作的控制，所述控制器包括控制部分、无线部分和驱动 部分，其中控制部分用于实现与PC机的交互，以及与无线部分配合实现控制器之间的相互 通信，以及根据接收到的传感器信号生成控制信号，驱动部分包括用于采集MPS系统设备1 的传感器输出信号的输入部分和用于将控制信号转为MPS系统设备1执行机构控制信号的 输出部分，其中控制器对各个模块独立工作的控制过程为：
[0013] 检测各个模块的传感器信号，根据各个模块当前的运动状态控制气动装置中气动 回路的变化或继电器的通断，使执行机构按预定动作对工件进行加工；
[0014] 对多个模块协同工作的控制过程为：
[0015] 根据工件加工时通过各个模块的顺序建立一个串联排队系统，在工件加工的过程 中，一个模块只有在空闲的状态下才允许前一个模块将工件传输进来，当工件在某一个模 块处完成加工后，如果下一个模块是空闲的，则立即进入下一个模块；如果下一个模块是繁 忙的，分两种情况：一种情况是下一个模块只有一个加工或存放工件的空间，此时，工件需 要在当下的模块处等待，防止破坏下一个模块的加工流程，直到下一个模块空闲为止；另一 种情况是下一个模块有多个加工或存放工件的空间，此时，如果还有空闲的加工或等待空 间，则工件进入下一个模块的等待队列，否则，工件需要在当下模块处等待。
[0016] 所述组成MPS系统设备1的模块为：供料模块11、检测模块12、加工模块13、操作 手模块14、缓冲模块15、机器人手臂模块16、组装模块17以及分拣模块18,相应地，组成 MPS控制系统装置2的控制器为：供料控制器21、检测控制器22、加工控制器23、操作手控 制器24、缓冲控制器25、机器人手臂控制器26、组装控制器27以及分拣控制器28。
[0017] 针对供料模块11，该模块包含推杆部分，摆臂部分和真空吸盘部分。对于推杆部分 来说，该部分包含一个执行机构IO 口（IYl)和两个传感器IO 口（1B1和1B2)。IYl端口连 接有电磁阀，用于控制推杆的伸缩，当IYl为1时，推杆推出，当IYl为0时，推杆缩回。传 感器IBl和1B2用于显示推杆的状态，这两个传感器属于磁感应接近开关，推杆上有磁性物 质，当推杆推出到极限位置时，1B2有效（变成1)，表示推杆推出到位。当推杆退回到位时， IBl有效（变成1)。
[0018] 所述供料控制器21、检测控制器22、加工控制器23、操作手控制器24、缓冲控制器 25、机器人手臂控制器26、组装控制器27以及分拣控制器28组成一个星型网络，各个控制 器之间采用ZigBee技术进行通信以实现多模块协同控制，其中机器人手臂控制器26作为 协调器，负责创建网络和协调各个节点。
[0019] 所述组成MPS系统设备1的各个模块分别对应一个工位，每个工位上安装一个IO 接线座，该工位的所有电信号均接到该接线座上，IO接线座的一端连接到相应的控制器上， 另一端连接相应的模块的信号和电源线，从而使控制器和模块建立连接关系。
[0020] 本发明还包括监控设备4以及互联网络3,其中互联网络3包括服务器31与MPS 控制系统装置2之间的通信网络和服务器31与监控设备4之间的通信网络，服务器31采 用嵌入式Linux平台。
[0021]