面向紡織智能制造的信息物理融合系統(tǒng)研究.pdf

1、紡織產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和重要的民生產(chǎn)業(yè)。隨著智能制造與工業(yè)4.0的快速興起，紡織業(yè)的轉(zhuǎn)型升級變得迫在眉睫，實(shí)現(xiàn)紡織智能制造是必然趨勢。而無論是工業(yè)4.0還是智能制造，其核心均為信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems，簡稱 CPS）。因此，研究CPS對實(shí)現(xiàn)紡織智能制造具有重要的意義。
　　紡織業(yè)實(shí)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)面臨的幾個突出問題有：1.紡織生產(chǎn)環(huán)境的復(fù)雜性與設(shè)備的特殊性，對數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時和可靠性具

2、有較高要求；2.紡織生產(chǎn)數(shù)據(jù)規(guī)模大，結(jié)構(gòu)多樣，實(shí)時處理要求高，導(dǎo)致傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫無法進(jìn)行有效管理；3.如何將設(shè)備數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)狀態(tài)的全面分析。本文在分析紡織生產(chǎn)特殊性的基礎(chǔ)上，提出了改進(jìn)的主控同步CAN總線的多點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸策略，解決了紡織數(shù)據(jù)多節(jié)點(diǎn)傳輸過程中的沖突問題，有效的提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性與可靠性；利用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與NoSQL數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與設(shè)備數(shù)據(jù)的有機(jī)融合，最后通過實(shí)際系統(tǒng)的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了信息物

3、理融合系統(tǒng)在織布制造過程中的應(yīng)用。論文的主要研究成果包括：
　　1．給出了紡織智能制造的信息物理融合系統(tǒng)的架構(gòu)。分析了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特殊性基礎(chǔ)上，結(jié)合紡織生產(chǎn)的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的主控同步CAN總線多點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸策略，解決了多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性與可靠性問題，為信息物理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的保障。
　　2.開發(fā)了信息物理融合系統(tǒng)中信息物理采集模塊和主控控制模塊，對數(shù)據(jù)采集技術(shù)和改進(jìn)的主控同步CAN總線進(jìn)行深入研究

4、，為信息物理融合系統(tǒng)在紡織智能制造上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　3．針對紡織工業(yè)數(shù)據(jù)的規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，利用 SQL Server2008和MongoDB數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了對紡織大數(shù)據(jù)的存儲。針對采集到的紡織機(jī)的物理數(shù)據(jù)與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采用引用鏈接的方式進(jìn)行關(guān)聯(lián)，為實(shí)現(xiàn)對紡織機(jī)器的協(xié)調(diào)控制提供技術(shù)支持。
　　最后，本文將相關(guān)研究成果在織布制造企業(yè)中進(jìn)行了應(yīng)用，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了織布制造信息物理融合系統(tǒng)。結(jié)果表明，提出的基于主控同步CAN總