一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]“工業(yè)4.0”中的智能制造所面對的現(xiàn)實(shí)問題是現(xiàn)代系統(tǒng)正變的越來越復(fù)雜，高效的開發(fā)過程與可靠的質(zhì)量保證成為智能制造必須要解決的核心問題。
[0003]復(fù)雜控制類的產(chǎn)品隨著技術(shù)的發(fā)展變得更復(fù)雜、更智能，也更難以預(yù)測，人腦已經(jīng)不再能夠預(yù)測到產(chǎn)品系統(tǒng)行為，這使得功能強(qiáng)大快速原型技術(shù)、實(shí)時(shí)仿真與自動代碼生成工具將是不可或缺的。利用模型設(shè)計(jì)、快速原型、自動代碼生成、實(shí)時(shí)仿真與自動化測試以及在線產(chǎn)品設(shè)計(jì)交付技術(shù)可以貫穿整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及供應(yīng)鏈管理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期，大幅降低了開發(fā)工作量與開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，使開發(fā)環(huán)節(jié)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)無縫銜接。
[0004]智能控制器半實(shí)物開發(fā)仿真平臺是一個(gè)可以將模型設(shè)計(jì)、自動代碼生成、實(shí)時(shí)仿真、自動化測試以及在線產(chǎn)品設(shè)計(jì)交付技術(shù)于一體的智能化設(shè)計(jì)與開發(fā)平臺，而該平臺就是基于模型的企業(yè)(Model-Based Enterprise, MBE)所需的核心基礎(chǔ)設(shè)施。
[0005]“基于模型的企業(yè)”已成為這種先進(jìn)制造方法的具體體現(xiàn)，它的進(jìn)展代表了數(shù)字化制造的未來。美國陸軍研宄院指出“如果恰當(dāng)?shù)臉?gòu)建企業(yè)MBE的能力體系，能夠減少50%~70%的非重復(fù)成本，能夠縮短達(dá)50%的上市時(shí)間”。全世界眾多裝備制造企業(yè)也逐步加入到MBE企業(yè)能力建設(shè)的大軍中。MBE作為工業(yè)4.0發(fā)展的核心環(huán)節(jié)之一，已上升到了國家戰(zhàn)略和未來先進(jìn)制造技術(shù)的高度，它的研宄應(yīng)用成功與否將關(guān)系到未來制造業(yè)的新格局。
[0006]然而現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)問題:A、基于模型的設(shè)計(jì)方法代表未來智能控制系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)的發(fā)展趨勢，但由于嵌入式硬件設(shè)備的制約，基于模型的設(shè)計(jì)的協(xié)同開發(fā)仿真存在很多障礙，極大制約了該技術(shù)的推廣與應(yīng)用。B、傳統(tǒng)的云架構(gòu)只支持計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源。嚴(yán)重缺乏復(fù)雜控制類產(chǎn)品開發(fā)所必須的專用I/O資源池，例如并口資源、串口資源、總線資源(包括12C總線、CAN總線、Flexray總線、1553B總線、CPC1、PXI總線等)，所以需要探索面向復(fù)雜控制類產(chǎn)品專用的私有開發(fā)云方案。C、樣機(jī)資源與被控對象模擬器資源目前只能在本地使用，嚴(yán)重制約了智能控制類產(chǎn)品的協(xié)同開發(fā)能力的發(fā)展，同時(shí)由于資源利用率低下，智能控制類產(chǎn)品的開發(fā)成本及其昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了有效解決上述問題，本發(fā)明提供一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)。
[0008]一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，所述工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)包括云層、虛擬層及硬件層，所述硬件層通過虛擬層與所述云層一一映射。
[0009]進(jìn)一步地，所述云層包括BASE層資源池及DEV層資源池，所述BASE層資源池為所述DEV層資源池中的開發(fā)節(jié)點(diǎn)、仿真樣機(jī)及被控對象分配所需的資源。
[0010]進(jìn)一步地，所述硬件層包括通用處理器硬件、存儲硬件、網(wǎng)絡(luò)硬件、嵌入式處理器硬件及工業(yè)I/o硬件。
[0011]進(jìn)一步地，所述嵌入式處理器硬件包括ARM體系結(jié)構(gòu)處理器、MIPS體系結(jié)構(gòu)處理器、X86體系結(jié)構(gòu)處理器、POWERPC體系結(jié)構(gòu)處理器以及、SPARC體系結(jié)構(gòu)處理器；
所述工業(yè)I/O硬件包括422/485接口、CAN總線接口、1553B總線接口。
[0012]進(jìn)一步地，所述虛擬層包括與通用處理器硬件及嵌入式處理器硬件對應(yīng)的計(jì)算虛擬化層；與存儲硬件對應(yīng)的存儲虛擬化層；與網(wǎng)絡(luò)硬件對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化層；與I/o硬件對應(yīng)的I/O虛擬化層。
[0013]進(jìn)一步地，所述BASE層資源池主要包括通用計(jì)算機(jī)資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池及I/o資源池；
所述硬件層中的處理器硬件及嵌入式處理器硬件通過計(jì)算虛擬化層與所述計(jì)算資源池映射；所述存儲硬件通過存儲虛擬化層與所述存儲資源池映射；所述網(wǎng)絡(luò)硬件通過網(wǎng)絡(luò)虛擬化層與所述網(wǎng)絡(luò)資源池映射；所述工業(yè)I/o硬件通過所述I/O虛擬化層與所說I/O資源池映射。
[0014]進(jìn)一步地，所述DEV層資源池包括根據(jù)自動分配、組合BASE層資源池中資源而構(gòu)建出的開發(fā)節(jié)點(diǎn)資源池、仿真樣機(jī)資源池與被控對象資源池。
[0015]進(jìn)一步地，所述開發(fā)節(jié)點(diǎn)資源池為:從BASE層資源池中分配計(jì)算資源、存儲資源與網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建云開發(fā)主機(jī)，生成開發(fā)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)開發(fā)節(jié)點(diǎn)自動配置生成MBD開發(fā)環(huán)境，支持自動代碼生成，同時(shí)根據(jù)模型分層關(guān)系自動生成開發(fā)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
仿真樣機(jī)資源池為:從BASE層資源池中分配計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、嵌入式計(jì)算資源與工業(yè)I/O資源，根據(jù)需求生成各種仿真樣機(jī)，供各開發(fā)節(jié)點(diǎn)共享、分配與仿真使用；所述仿真樣機(jī)資源池內(nèi)支持仿真樣機(jī)數(shù)量最大為100個(gè)；
被控對象資源池為:從BASE層資源池中分配計(jì)算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源、嵌入式計(jì)算資源與工業(yè)I/O資源，生成被控對象仿真模型，仿真智能控制系統(tǒng)的被控對象相關(guān)的各種運(yùn)動學(xué)屬性、動力學(xué)屬性以及其他狀態(tài)屬性，供各開發(fā)節(jié)點(diǎn)共享、分配與仿真使用。
[0016]進(jìn)一步地，所述開發(fā)節(jié)點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的生成具體為:應(yīng)用MOI算法通過共享存儲使模型的輸入輸出集以及模型數(shù)據(jù)集在父模型與子模型之間的共享傳遞，從而使父模型與子模型在不同的開發(fā)節(jié)點(diǎn)上獨(dú)立開發(fā)，實(shí)現(xiàn)開發(fā)節(jié)點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0017]本發(fā)明的有益效果:通過增加了嵌入式硬件，降低了協(xié)同開發(fā)仿真存在的制約；同時(shí)增加的工業(yè)I/O硬件，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制類產(chǎn)品專用私有云的開發(fā)，提高了資源利用率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明提供一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，具體為一種支持基于模型設(shè)計(jì)的工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)的云架構(gòu)，所述該產(chǎn)品開發(fā)云架構(gòu)包括云層、虛擬層、硬件層，所述硬件層通過虛擬層與所述云層一一映射；所述模型設(shè)計(jì)具有為建立的一個(gè)系統(tǒng)模型，即通過數(shù)學(xué)模型來精確、無歧義地描述用戶需求，創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行、可跟蹤的技術(shù)規(guī)范，通過這個(gè)系統(tǒng)模型，動態(tài)的確認(rèn)系統(tǒng)性能；通過本發(fā)明提供工業(yè)智能控制產(chǎn)品開發(fā)云架構(gòu)實(shí)現(xiàn)智能控制產(chǎn)品A、B、C、D、E的開發(fā)平臺。
[0022]所述云架構(gòu)的硬件層包括通用處理器硬件、存儲硬件、網(wǎng)絡(luò)硬件、嵌入式處理器硬件及工業(yè)I/O硬件。
[0023]所述云架構(gòu)的虛擬層包括與通用處理器硬件及嵌入式處理器硬件對應(yīng)的計(jì)算虛擬化層；與存儲硬件對應(yīng)的存儲虛擬化層；與網(wǎng)絡(luò)硬件對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化層；與I/o硬件對應(yīng)的I/O虛擬化層。
[0024]所述云層包括BASE層資源池及DEV層資源池，所述BASE層資源池主要包括通用計(jì)算機(jī)資源池、存儲資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池及I/o資源池；所述BASE層資源池可以為DEV層資源池中的