[发明专利]一种数控系统安全状态数字化映射系统及方法

权利要求书

1.一种数控系统安全状态数字化映射系统，其特征在于，包括，无线数据传输装置、数控系统安全状态数字化映射装置和信息显示装置；

所述无线数据传输装置，与数控系统安全状态数字化映射装置通过无线或有线方式通信，用于通过传感器获取物理实体设备的安全状态数据并向数控系统安全状态数字化映射装置发送；

所述数控系统安全状态数字化映射装置，用于接收无线数据传输装置发送的安全状态数据，进行对安全状态数据的储存、采集、建模、数据处理及安全状态的诊断及预测；

所述信息显示装置，与数控系统安全状态数字化映射装置相连接，用于显示安全状态的诊断及预测结果，并通过最终虚拟映射模型的仿真运行过程以三维表现形式进行可视化显示。

2.根据权利要求1所述的一种数控系统安全状态数字化映射系统，其特征在于，所述数控系统安全状态数字化映射装置包括，数控系统物理实体子单元、数控系统数字化模型子单元、数控系统安全状态数据子单元、数控系统安全状态服务子单元；

所述数控系统物理实体子单元，用于管理其所连接的物理实体设备，以及物理实体设备工作状态的集合；采集无线传输设备发送的安全状态数据；根据数控系统安全状态服务子单元的对比结果，采取相应安全措施。

所述数控系统数字化模型子单元，用于建立数控系统虚拟模型以及其对应所承担的虚拟活动，利用数控系统物理实体子单元实时传输来的安全状态数据对物理实体设备进行映射，得到虚拟映射数据；根据虚拟映射数据建立虚拟映射模型；

所述数控系统安全状态服务子单元，用于将接收的数控系统物理实体子单元的安全状态数据、数控系统数字化模型子单元的安全状态预测结果进行比对分析得到对比结果；当对比结果达到预设值时，将虚拟映射模型的数控系统安全状态预测结果发送至数控系统物理实体子单元；

所述数控系统安全状态数据子单元，用于存储对数控系统物理实体子单元的安全状态数据、数控系统数字化模型子单元的安全状态预测结果、数控系统安全状态服务子单元的比对结果。

3.根据权利要求2所述的一种数控系统安全状态数字化映射装置，其特征在于，所述物理实体包括数控系统、伺服驱动、现场总线和PLC。

4.根据权利要求2所述的一种数控系统安全状态数字化映射装置，其特征在于，所述建模包括以下步骤：

虚拟映射数据作为虚拟映射模型输入，数控系统安全状态预测结果作为模型输出，通过神经网络、马尔科夫链、有限状态机方法中的一种建立虚拟模型。

5.一种数控系统安全状态数字化映射的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)无线数据传输装置发送物理实体设备安全状态数据至数控系统安全状态数字化映射装置；

步骤2)数控系统物理实体子单元将物理实体设备安全状态数据发送给数控系统数字化模型子单元和数控系统安全状态数据子单元；

步骤3)根据安全状态数据进行虚拟映射模型的建立；

步骤4)所述数控系统数字化模型子单元将虚拟映射模型的安全状态预测结果发送至数控系统安全状态数据子单元；

步骤5)数控系统安全状态数据子单元将接收到的数控系统物理实体子单元的安全状态数据、数控系统数字化模型子单元的安全状态预测结果发送至数控系统安全状态服务子单元进行分析比对；

步骤6)所述数控系统安全状态服务子单元进行分析比对的结果分别反馈给数控系统物理实体子单元和数控系统安全状态数据子单元；

步骤7)返回步骤2)直到分析比对结果到达预设值为止，得到最接近物理实体设备真实状态的最终虚拟映射模型，使数控系统数字化模型子单元真实反映出数控系统及连接的物理设备实体在工作过程中的安全运行状态；

步骤8)所述数控系统物理实体子单元接收最终虚拟映射模型的安全状态预测结果，用于采取相应措施；

步骤9)将最终虚拟映射模型的仿真运行过程以三维表现形式在信息显示装置中进行可视化呈现。

6.根据权利要求5所述的一种数控系统安全状态数字化映射的方法，其特征在于，所述步骤6)中的分析比对：使用数控系统数字化模型子单元所建立的虚拟映射模型输出的预测结果与数控系统物理实体子单元提供的安全状态数据进行比较，得到二者差值，判断该差值是否达到预设值；如果达到预设值，则表示完成最终虚拟映射模型的建立；如果未达到预设值，则表示继续迭代优化虚拟映射模型。