一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法

本发明属于边缘计算领域，具体的说是一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法。

背景技术：

1、工业互联网边缘计算新体系打破了传统工业自动化系统中设备间的固有界限，工厂内各个设备单元间的信息交互，促使大量的控制决策和异构数据处理得以在工业现场端实时运行。

2、在边-云协同的扁平化新系统架构下，工业边缘计算软件开发呈现出多语言共存、大规模交互、跨平台协同等新特性。传统面向单一设备的编程语言与运行环境，难以在网络化协同新模式下对大规模边缘计算应用软件交互行为实现确定的、无歧义的描述。面向多语言混合设计、设备间大规模交互、跨平台边-云协同等创新应用需求，针对工业边缘应用软件开发过程中多种编程语言与通讯协议共存、硬件与网络性能差异巨大、任务需求多变且突发事件频繁等新挑战。

3、ot与it融合下工业边缘计算系统呈现规语言共存的特征，针对多语言混合建模中统一语法表达难这一关键问题，如何设计面向工业边缘计算应用的通用抽象方法及建模范式，提高边缘应用抽象层级从而降低模型复杂度，形成工业边缘计算建模统一表述方法来实现ot及it高效融合，从而提高工业边缘计算软件代码复用性及可移植性。

技术实现思路

1、针对工业边缘端大规模异构设备的统一语法表达这一技术问题，需要设计并实现图形化代码封装技术，构造支撑实时控制、系统组态、数据处理等多种工业边缘应用开发的模块化混合编译机制，基于微服务的映射规则研发ot及it多种编程语言统一封装技术，提升工业软件代码复用性及可移植性。

2、一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，在在工业边缘计算现场，布置如下步骤：

3、图形化模块封装：在工业边缘计算现场的单个设备终端，将底层逻辑及上层语法采用功能块形式进行统一封装生成模块化代码，并定义通用接口；

4、通讯抽象建模：在工业边缘计算现场的多个设备终端之间，采用事件驱动的通讯抽象建模与融合方法，将模块化代码组合成为功能块网络；

5、引入微服务架构：在工业边缘计算现场的多个设备终端之间，根据工业数据流程将功能块网络进行微服务的映射与编排，用于利用微服务实现多终端解耦的工业边缘计算现场的调用控制。

6、所述步骤1包括采用图形化封装方式将多语言进行混合建模，形成功能模块代码。

7、所述图形化模块封装用于对简单数据类型输入、复杂数据类型输入、运算符、循环结构、条件语句、通用函数、自定义函数进行封装。

8、所述步骤2采用事件驱动触发机制描述通讯接口，实现工业互联网边缘端ot与it在通讯层面的融合。

9、在单个设备终端是采用拖拽连接的方式将封装的多语言功能模块进行组合成一个功能模块网络。

10、多终端下基于事件触发通讯的组织方式采用：当前终端a在接收到状态变更指令后，需要确认终端b也能够变更后，再进行最终的自身状态变更；其中所述终端b代表工业边缘计算现场中的多种不同种类的终端。

11、在服务编排过程中通过可视化配置进行设置和调用。

12、当功能块网络被封装为微服务后，通过http接口方式向外部暴露编排调用入口。

13、所述编排方式包括微服务裁剪、聚合和传递依赖；将多个独立的微服务编排组装成一个业务调用模块，用于将多终端的交互需求生成一个调用集合。

14、本发明的有益效果及优点：

15、1.本发明从建模与编排两个方面展开，以图形化模块封装方法与通讯抽象建模方法为基础，进一步引入微服务架构，定义映射与编排方法，实现工业边缘计算多语言混合建模与编译。

16、2.本发明设计模块化代码封装方法，将多种常用ot与it编程语言底层逻辑及上层语法以功能块形式进行统一封装并定义通用接口。

17、3.本发明针对工业边缘端多种通讯协议并存的特点，采用事件驱动触发机制描述通讯接口，实现工业互联网边缘端ot与it在通讯层面的高效融合。

18、4.本发明采用面向微服务架构的松散耦合软硬件解耦机制，使工控系统软件与硬件完全解耦，消除统一建模过程中控制系统交互的不确定性。

19、5.本发明通过整合控制流与数据流，结合领域模型微服务化统一范式，定义适用于离散制造与流程工业的模块化统一接口规范。

技术特征：

1.一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，在在工业边缘计算现场，布置如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，所述步骤1包括采用图形化封装方式将多语言进行混合建模，形成功能模块代码。

3.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，所述图形化模块封装用于对简单数据类型输入、复杂数据类型输入、运算符、循环结构、条件语句、通用函数、自定义函数进行封装。

4.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，所述步骤2采用事件驱动触发机制描述通讯接口，实现工业互联网边缘端ot与it在通讯层面的融合。

5.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，在单个设备终端是采用拖拽连接的方式将封装的多语言功能模块进行组合成一个功能模块网络。

6.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，多终端下基于事件触发通讯的组织方式采用：当前终端a在接收到状态变更指令后，需要确认终端b也能够变更后，再进行最终的自身状态变更；其中所述终端b代表工业边缘计算现场中的多种不同种类的终端。

7.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，在服务编排过程中通过可视化配置进行设置和调用。

8.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，当功能块网络被封装为微服务后，通过http接口方式向外部暴露编排调用入口。

9.根据权利要求1所述的一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，其特征在于，所述编排方式包括微服务裁剪、聚合和传递依赖；将多个独立的微服务编排组装成一个业务调用模块，用于将多终端的交互需求生成一个调用集合。

技术总结
本发明涉及一种基于工业边缘计算系统的混合建模方法，包括：在工业边缘计算现场的单个设备终端，将底层逻辑及上层语法采用功能块形式进行统一封装生成模块化代码，并定义通用接口；在工业边缘计算现场的多个设备终端之间，采用事件驱动的通讯抽象建模与融合方法，将模块化代码组合成为功能块网络；在工业边缘计算现场的多个设备终端之间，根据工业数据流程将功能块网络进行微服务的映射与编排，利用微服务实现多终端解耦的工业边缘计算现场的调用控制。本发明整合控制流与数据流，结合领域模型微服务化统一范式，定义适用于离散制造与流程工业的模块化统一接口规范。

技术研发人员：王戬,刘文成,王宇,王译笙
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6