淺談熱軋自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中斷解決方法

摘 要：熱軋自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的中斷問題一直困擾著系統(tǒng)維護人員。文章有針對性的提出了壓縮解壓縮方案以及通信中斷的自動重啟機制，從而有效地應對熱軋自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的中斷。

關鍵詞：系統(tǒng)數(shù)據(jù) 壓縮 自動重啟

中圖分類號：TP3文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)10(c)-0067-01

三電一體化是熱軋自動化控制系統(tǒng)的一個主要的特點，它的主要構成部分為基礎自動化系統(tǒng)以及過程自動化系統(tǒng)以及傳統(tǒng)系統(tǒng)構成。其中過程自動化控制系統(tǒng)主要通過計算進行相應的過程控制，控制的內(nèi)容包括：鋼卷從庫房出庫以及板坯庫的入庫工作。過程自動化控制系統(tǒng)控制的區(qū)域除了上面提到的鋼卷庫以及板坯庫之外，還有加熱爐、軋線磨輥間等。

在實際的運行過程中，由于熱軋自動化系統(tǒng)自身的一些硬件問題和軟件上的一些原因，常常會造成數(shù)據(jù)通信發(fā)生中斷的問題。由于現(xiàn)代化的鋼鐵企業(yè)大多采用了高度自動化的生產(chǎn)線，一旦出現(xiàn)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中斷，將會導致嚴重的后果，尤其是在軋線區(qū)域的通信一旦終端，后果將更為嚴重。如果軋線過程機和PLC之間的通信出現(xiàn)了中斷，就會使PLC系統(tǒng)無法及時的接受軋線過程機傳輸?shù)囊淮卧O定以及二次設定，帶鋼的軋制就不能正常進行，在通信中斷的情況下，會出現(xiàn)中間坯或者是造成帶鋼的軋廢，甚至會造成設備的嚴重損壞。

1 通信中斷產(chǎn)生的原因

熱軋自動化技術在鋼鐵企業(yè)的使用極大的提高了企業(yè)的效益以及產(chǎn)品的質量，因此熱軋自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行對于企業(yè)生產(chǎn)來說具有十分重要的作用，經(jīng)常出現(xiàn)的熱軋自動化系統(tǒng)間的通信中斷給鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)帶來了巨大的不便，并影響了企業(yè)的經(jīng)濟效益。導致熱軋自動化系統(tǒng)間的通信中斷的原因主要有以下幾個方面：

（1）數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡的負載過大，造成網(wǎng)絡的擁堵，通信不暢。（2）通信卡件出現(xiàn)了故障或者是損壞。（3）過程機內(nèi)存不足，導致系統(tǒng)無法進行快速的反應。（4）熱軋自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡出現(xiàn)故障。

第一種原因造成的通信中斷比較復雜，需要對整個通信網(wǎng)絡進行相應的優(yōu)化，合理控制網(wǎng)絡負載，擴大網(wǎng)絡的容量。而剩下的三種故障的排除就相對比較簡單，大多可以通過更換或者升級硬件或者是敵對軟件進行合理的設置或者優(yōu)化來進行改善。例如，更換損壞的通信卡，為計算機升級內(nèi)存或者其他硬件等。

2 通信中斷解決方案

2.1 數(shù)據(jù)的壓縮和解壓

(1)數(shù)據(jù)壓縮解壓的原理

數(shù)據(jù)的壓縮以及解壓答題遵循以下的流程。首先通過相關的壓縮函數(shù)，對將要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行壓縮處理，然后將壓縮完畢的數(shù)據(jù)通過SCC2服務器傳輸給QDB。QDB在收到壓縮數(shù)據(jù)之后，通過解壓函數(shù)對其進行解壓處理，將解壓之后的數(shù)據(jù)發(fā)送給其它相應的程序進行進一步的處理。

具體的數(shù)據(jù)壓縮以及解壓縮的步驟是，首先掃描將要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，復制非零數(shù)據(jù)到發(fā)送的緩存區(qū)當中。如果搜索到連續(xù)的零點到一定的數(shù)目就將其拋棄。然后記錄被丟棄的零的數(shù)量以及其原來所在的位置。接著重復上一個步驟的操作，只要遇到非零數(shù)據(jù)就將其復制到發(fā)送緩存區(qū)，對達到一定數(shù)量的零數(shù)據(jù)進行拋棄，并對丟棄的數(shù)據(jù)原來所在的位置以及數(shù)量進行記錄，一直到整個掃描過程的結束。如果連續(xù)零在數(shù)量上沒有達到設定值的要求，那么不對其執(zhí)行丟棄仍舊復制到發(fā)送緩存區(qū)中。最后，將丟棄的零數(shù)據(jù)的記錄信息附加到發(fā)送緩存區(qū)非零數(shù)據(jù)的后面，并用特殊符號隔開，從而形成壓縮信息的標記列表。

數(shù)據(jù)解壓縮的過程只是數(shù)據(jù)壓縮過程反過來執(zhí)行。首先掃面數(shù)據(jù)接收緩存區(qū)，確定標記符號位置，讀取其后面的壓縮信息，對壓縮的數(shù)量以及位置逐條的進行記錄，就下來從前面開始對接收的數(shù)據(jù)進行掃描，復制壓縮位置前的數(shù)據(jù)到應用緩沖區(qū)，然后對壓縮的位置根據(jù)記錄進行相應的恢復。這個過程將會一直持續(xù)到掃描完畢，將所有的壓縮數(shù)據(jù)恢復之后為止。

數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的原理雖然介紹的時候并不是十分的復雜，但是在實際的使用過程中，特別是需要在QDB以及SCC2代碼中使用的時候不能忽視數(shù)據(jù)的同步。發(fā)送端的數(shù)據(jù)大小一般為8192kb，進行壓縮處理之后的數(shù)據(jù)大小一般都會小于1000kb，這就導致讀取接受端數(shù)據(jù)時，往往要同時對好幾個數(shù)據(jù)包同時進行讀取，這就要求同步數(shù)據(jù)。針對這個問題，可以首先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)的頭部添上壓縮之后數(shù)據(jù)的大小，取代原有的數(shù)據(jù)大小。這樣接受端在收到發(fā)送端的數(shù)據(jù)，處理之后，把解壓縮后數(shù)據(jù)的大小再填寫到數(shù)據(jù)的頭部，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。

(3)方案的可行性分析

從在QDB服務器上所收集的數(shù)據(jù)分析來看，在整個SCC2服務器向QDB服務器發(fā)送數(shù)據(jù)期間所傳遞的與生產(chǎn)軋制有關的幾種基本類型數(shù)據(jù)有如下幾個特點：

第一，數(shù)據(jù)在傳輸以及儲存的過程中都是以二進制的形式存在的，最終以特定的形式進入數(shù)據(jù)庫中。

第二，數(shù)據(jù)傳輸時，每卷都需要大約1min的時間，經(jīng)過一陣比較集中的傳輸后，會有一段時間的通信比較空閑。也就是說熱軋自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信存在著一定的峰值，峰值過后通信就會處于空閑的狀態(tài)。針對這種情況，可以在通信高峰期采取一定的技術手段對網(wǎng)絡進行疏導，從而保證網(wǎng)絡通信的暢通無阻。

第三，也是最重要的一點，在傳輸?shù)倪^程中，所傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)有很多為“0”，而且他們的出現(xiàn)位置相對集中。而這些“0”數(shù)據(jù)在傳輸中完全可以被較少的一些字節(jié)所取代。這也就為數(shù)據(jù)的壓縮與解壓縮創(chuàng)造了必要的條件。

綜上所述，在數(shù)據(jù)通信的過程中，采取壓縮解壓縮方案是可行的。

2.2 通信中斷的自動重啟機制

由于通信本身的不可預知性，所以一旦由于某種外部原因使接收端的同步狀態(tài)遭到破壞就很難再次達到與原來系統(tǒng)的一致性。例如，在一些情況下，可能在傳輸數(shù)據(jù)的時候，在中間件函數(shù)發(fā)生異常，這時候會導致在QDB接收端讀取數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象，因為接收方在等待余下未發(fā)信息，而收到的卻是下一卷的信息，這時的系統(tǒng)是無法判斷信息是否是下一卷的。所以，除了開發(fā)相應的方法來保證數(shù)據(jù)發(fā)生異常時使數(shù)據(jù)再次達到同步以外，還要采取一定的措施以保證萬一通信發(fā)生中斷時，程序能夠自動檢測并能恢復到通信順暢的狀態(tài)。

通信的中斷自動重啟機制的原理很簡單，就是開發(fā)一個專門負責QDB服務器重啟的進程來重啟QDB進程，然后在QDB進程內(nèi)部附加一些用于檢測的代碼，這些代碼一旦檢測到某些變量的現(xiàn)象與中斷時候一致，就凋用QDB重啟程序以達到自動重啟的效果。

3 結語

通過上述功能改進，現(xiàn)在SCC2系統(tǒng)與QDB系統(tǒng)間的通信相當穩(wěn)定，從未發(fā)生過通信中斷的事件，經(jīng)過實踐表明，上述兩種方法可以有效地解決過程機間的通信中斷。

參考文獻

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