一种面向热加工设备的双操作系统的控制系统及方法与流程

本申请涉及控制领域，具体涉及一种集成可编程控制器与计算机辅助工程cae的控制系统。

背景技术：

1、热加工过程中工艺控制的精准及时有效是保证产品质量、性能和稳定性的关键因素之一。目前，面向热加工设备的控制仍处于装备硬件控制阶段，智能化程度不足，尤其是难以同时兼容硬件控制策略及基于实时数据仿真获得控制策略。

技术实现思路

1、有鉴于此，为提高热加工设备的控制效率及精度，提升热加工工艺过程的智能化程度，本申请第一方面提供一种面向热加工设备的双操作系统的控制系统，所述控制系统被配置在集成的处理器上，所述处理器包括多个内核，及核间通信组件；

2、所述多个内核上分别设置实时操作系统与非实时操作系统；所述实时操作系统用于控制热加工设备并采集所述热加工设备的传感数据；所述非实时操作系统用于对所述热加工设备进行仿真并计算非实时的热加工工艺控制策略；

3、所述实时操作系统包括：plc模块、采集模块；

4、所述非实时操作系统包括：cae代理模型、ai模型、热加工工艺模型；

5、所述核间通信组件包括：共享内存、虚拟交换机、控制模块；

6、所述核间通信组件通过共享内存及控制模块控制所述虚拟交换机中断的方式，控制被配置为运行所述实时操作系统的多个内核之间的通信，被配置为所述非实时操作系统的多个内核之间的通信，被配置为运行所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信；

7、所述被配置为运行所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信包括：

8、通过控制模块控制配置所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输频率高于所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输频率。

9、在一些实施例中，所述运行所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信包括：

10、所述共享内存中存储多个所述运行所述实时操作系统向所述非实时操作系统的传输的第一数据，所述第一数据包括所述采集模块采集的传感数据、所述plc模块的控制指令；

11、若所述共享内存中存储的至少一组未传输的第一数据异常，则中止所述非实时操作系统向所述实时操作系统传输数据。

12、在一些实施例中，所述共享内存中存储的至少一组未传输的第一数据异常包括：

13、所述至少一组未传输的第一数据异常超过第一阈值，

14、或，

15、所述至少一组未传输的第一数据超过所述非实时操作系统的当前计算数据，所述当前计算数据为：在上一次所述非实时操作系统向所述实时操作系统传输数据的时刻及当前时刻之间的所述第一数据的统计范围。

16、在一些实施例中，所述控制系统还包括：实时操作系统内存、非实时操作系统内存；

17、所述非实时操作系统内存与所述核间通信组件中的所述共享内存配合，使得所述非实时操作系统在基于所述实时操作系统反馈的数据进行仿真后，向所述实时操作系统输出符合热加工设备当前工作状态的热加工工艺控制策略。

18、在一些实施例中，所述非实时操作系统内存与所述核间通信组件中的所述共享内存配合包括：

19、所述共享内存存储连续的至少一组所述plc模块的控制指令及在所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据；

20、当所述共享内存存储的控制指令及在所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据的组数超过组数阈值时，所述核间通信组件将全部连续的至少一组控制指令及在所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据发送至所述非实时操作系统内存；

21、当所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据超过第二阈值时，所述核间通信组件将超过第二阈值的控制指令及在所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据，及，超过第二阈值之前的未发送的控制指令及在所述控制指令下工作的所述面向热加工设备的传感数据，发送至所述非实时操作系统内存。

22、在一些实施例中，控制所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输频率包括：

23、所述实时操作系统以固定频率向所述非实时操作系统的传输第一数据；

24、所述第一数据包括：所述采集模块采集的传感数据、所述plc模块的控制指令。

25、在一些实施例中，控制所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输频率包括：

26、所述非实时操作系统以不限定为固定频率向所述非实时操作系统的传输第二数据，所述非实时操作系统向所述非实时操作系统的传输第二数据的出发节点为：所述热加工工艺模型完成一次迭代，所述迭代基于所述cae代理模型及所述实时操作系统向所述非实时操作系统传输的数据；

27、所述第二数据包括：运行于所述plc模块的热加工工艺控制策略。

28、在一些实施例中，若所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信存在冲突，中断所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输，优先所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输。

29、在一些实施例中，所述通过控制模块控制配置所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输频率高于所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输频率包括：

30、所述非实时操作系统根据所述实时操作系统传输的至少一次数据，仿真面向热加工设备，计算热加工工艺策略。

31、本发明第二方面提供一种面向热加工设备的双操作系统的控制方法，采用如上述任一所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，包括：

32、采用实时操作系统的控制指令控制所述热加工设备，并采集在所述热加工设备的传感数据；

33、将所述控制指令与所述传感数据经过所述核间通信组件传输至非实时操作系统；

34、采用所述非实时操作系统，基于所述控制指令及所述传感数据进行仿真及计算，获得所述热加工工艺控制策略；

35、将所述热加工工艺控制策略经过所述核间通信组件传输至实时操作系统，形成所述控制指令，控制所述热加工设备。

36、本发明设计的面向热加工设备的实时操作系统与非实时操作系统的双操作系统，同时利用实时操作系统集成plc编程软件实现实时控制，并利用非实时操作系统运行不同热加工工艺的控制算法进行可靠调整，智能化的实现对热加工过程的自动化控制。本发明结合热加工过程中的需要，实时操作系统与非实时操作系统的双操作系统的数据传输触发控制，有效提高了热加工过程的控制精度，避免不必要的冗余数据传输。

技术特征：

1.一种面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述控制系统被配置在集成的处理器上，所述处理器包括多个内核，及核间通信组件；

2.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述运行所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信包括：

3.根据权利要求2所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述共享内存中存储的至少一组未传输的第一数据异常包括：

4.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：实时操作系统内存、非实时操作系统内存；

5.根据权利要求4所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述非实时操作系统内存与所述核间通信组件中的所述共享内存配合包括：

6.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，控制所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输包括：

7.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，控制所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输包括：

8.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，其特征在于，若所述实时操作系统与所述非实时操作系统之间的多个内核之间的通信存在冲突，中断所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输，优先所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输。

9.根据权利要求1所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，其特征在于，所述通过控制模块控制配置所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输频率高于所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输频率包括：

10.一种面向热加工设备的双操作系统的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的面向热加工设备的双操作系统的控制系统，包括：

技术总结
本申请提供一种面向热加工设备的双操作系统的控制系统，其特征在于，所述控制系统被配置在集成的处理器上，所述处理器包括多个内核，及核间通信组件；所述多个内核上分别设置实时操作系统与非实时操作系统；所述实时操作系统用于控制热加工设备并采集所述热加工设备的传感数据；所述非实时操作系统用于对所述热加工设备进行仿真并计算非实时的热加工工艺控制策略；通过控制模块控制配置所述实时操作系统向所述非实时操作系统的数据传输频率高于所述非实时操作系统向所述实时操作系统的数据传输频率。本发明解决了难以同时兼容硬件控制策略及基于实时数据仿真获得控制策略的技术问题，提升了热加工工艺过程的智能化程度。

技术研发人员：刘新,刘微,谢兵兵,原通文,韩林洁,白华,张溪哲
受保护的技术使用者：北京机械工业自动化研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8