[发明专利]一种工业互联网双向仿真映射实训系统

说明书

本发明提供一种工业互联网双向仿真映射实训系统，包括：工业互联网网关、HMI接口和执行器；工业互联网网关与执行器通过工业总线连接；工业互联网网关与HMI接口通过串行总线连接；执行器与HMI接口通过串行总线连接；工业互联网网关和HMI接口通过5G网络与集中管理平台连接；工业互联网网关采集底层设备数据，经由HMI接口传输至集中管理平台；集中管理平台根据底层设备数据计算结果，经由HMI接口后，再由执行器产生控制决策，并将控制决策通过工业互联网网关传输至底层设备；本发明提供的有益效果是：集成多维物理实体的数据，呈现物理实体的实际情况，并通过HMI接口对物理实体进行控制，实现“虚拟+物理”双向映射，满足操作员的全场景多维度的实训要求。

技术领域

本发明涉及工业物联网领域，尤其涉及一种工业互联网双向仿真映射实训系统。

背景技术

随着物联网席卷制造业，智能生产正在迅速发展。能够交换和响应信息的智能系统和网络越来越多地用于车间以管理工业生产过程。虚拟和物理系统的融合推动了智能工厂概念的发展，其特点是除了提高弹性，容错和风险管理外，还可以在质量，时间，资源和成本方面节省大量资金。

然而，在目前工业仿真系统中，普遍采用的都是数字孪生系统，即利用数字模型对实际的工业生产模型进行仿真和故障诊断，实现了从物理到虚拟的映射。这种数字孪生系统的缺陷是不能实现虚拟模型到物理模型的投射，即无法完成物理到虚拟的双向映射。

另外，目前针对工业互联网的设备，还没有能够覆盖全场景的实训设备，包括管理平台的仿真，HMI的仿真和实际的物理执行器，进而并不能实现全场景实训需求。

最后，在某些特殊情况下，比如疫情期间，数字孪生系统从物理与虚拟之间的映射只能通过线下进行，无法实现远程的控制。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述问题，提供了一种工业互联网双向仿真映射实训系统：所述实训系统是一种实现物理系统与数字化模型双向映射的教学设备，它通过充分利用系统中的各种边缘层设备，对物理实体进行数据分析与建模，完成多学科、多物理量、多时间尺度、多概率的仿真过程，并将物理系统在不同真实场景中的全生命周期过程反映出来。同时系统借助于各种高性能传感器和网络通信技术，实训系统可以通过集成多维物理实体的数据，辅以数据分析和仿真模拟，近乎实时地呈现物理实体的实际情况，并通过虚实交互接口对物理实体进行控制，实现“虚拟+物理”双向映射，可满足学生或者技术工人的全场景多维度的实训要求，且在特定情况下，能够实现远程交互。

本发明提出的一种工业互联网双向仿真映射实训系统，具体包括：工业互联网网关、HMI接口和执行器；所述工业互联网网关与所述执行器通过工业总线连接；所述工业互联网网关与所述HMI接口通过串行总线连接；所述执行器与所述HMI接口通过串行总线连接；所述工业互联网网关和所述HMI接口通过5G网络与集中管理平台连接；

所述工业互联网网关采集底层设备数据，并经由所述HMI接口传输至所述集中管理平台；所述集中管理平台根据底层设备数据进行边缘计算，得到计算结果；所述计算结果反馈至所述HMI接口，并在所述HMI接口产生控制决策；所述控制决策通过所述执行器转换为控制指令；所述控制指令回传至所述工业互联网网关，并由所述工业互联网网关传回底层设备，实现虚拟+物理的双向仿真映射。

本发明提供的有益效果是：集成多维物理实体的数据，呈现物理实体的实际情况，并通过HMI接口对物理实体进行控制，实现“虚拟+物理”双向映射，满足操作员的全场景多维度的实训要求。

附图说明

图1是本发明一种工业互联网双向仿真映射实训系统的结构示意图；

图2是本发明工业互联网网关多协议总线透传数据流示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。