淺談熱軋自動化系統數據通信中斷解決方法

摘 要：熱軋自動化系統數據通信的中斷問題一直困擾著系統維護人員。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數據通信的中斷。

關鍵詞：系統數據 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的一個主要的特點，它的主要構成部分為基礎自動化系統以及過程自動化系統以及傳統系統構成。其中過程自動化控制系統主要通過計算進行相應的過程控制，控制的內容包括：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控制的區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自身的一些硬件問題和軟件上的一些原因，常常會造成數據通信發生中斷的問題。由于現代化的鋼鐵企業大多采用了高度自動化的生產線，一旦出現自動化系統的數據中斷，將會導致嚴重的后果，尤其是在軋線區域的通信一旦終端，后果將更為嚴重。如果軋線過程機和PLC之間的通信出現了中斷，就會使PLC系統無法及時的接受軋線過程機傳輸的一次設定以及二次設定，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 通信中斷產生的原因

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

（1）數據通信網絡的負載過大，造成網絡的擁堵，通信不暢。（2）通信卡件出現了故障或者是損壞。（3）過程機內存不足，導致系統無法進行快速的反應。（4）熱軋自動化系統網絡出現故障。

第一種原因造成的通信中斷比較復雜，需要對整個通信網絡進行相應的優化，合理控制網絡負載，擴大網絡的容量。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化來進行改善。例如，更換損壞的通信卡，為計算機升級內存或者其他硬件等。

2 通信中斷解決方案

2.1 數據的壓縮和解壓

(1)數據壓縮解壓的原理

數據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，對將要發送的數據進行壓縮處理，然后將壓縮完畢的數據通過SCC2服務器傳輸給QDB。QDB在收到壓縮數據之后，通過解壓函數對其進行解壓處理，將解壓之后的數據發送給其它相應的程序進行進一步的處理。

具體的數據壓縮以及解壓縮的步驟是，首先掃描將要進行傳輸的數據，復制非零數據到發送的緩存區當中。如果搜索到連續的零點到一定的數目就將其拋棄。然后記錄被丟棄的零的數量以及其原來所在的位置。接著重復上一個步驟的操作，只要遇到非零數據就將其復制到發送緩存區，對達到一定數量的零數據進行拋棄，并對丟棄的數據原來所在的位置以及數量進行記錄，一直到整個掃描過程的結束。如果連續零在數量上沒有達到設定值的要求，那么不對其執行丟棄仍舊復制到發送緩存區中。最后，將丟棄的零數據的記錄信息附加到發送緩存區非零數據的后面，并用特殊符號隔開，從而形成壓縮信息的標記列表。

數據解壓縮的過程只是數據壓縮過程反過來執行。首先掃面數據接收緩存區，確定標記符號位置，讀取其后面的壓縮信息，對壓縮的數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據進行掃描，復制壓縮位置前的數據到應用緩沖區，然后對壓縮的位置根據記錄進行相應的恢復。這個過程將會一直持續到掃描完畢，將所有的壓縮數據恢復之后為止。

數據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據的同步。發送端的數據大小一般為8192kb，進行壓縮處理之后的數據大小一般都會小于1000kb，這就導致讀取接受端數據時，往往要同時對好幾個數據包同時進行讀取，這就要求同步數據。針對這個問題，可以首先將要發送的數據的頭部添上壓縮之后數據的大小，取代原有的數據大小。這樣接受端在收到發送端的數據，處理之后，把解壓縮后數據的大小再填寫到數據的頭部，從而實現數據的同步。

(3)方案的可行性分析

從在QDB服務器上所收集的數據分析來看，在整個SCC2服務器向QDB服務器發送數據期間所傳遞的與生產軋制有關的幾種基本類型數據有如下幾個特點：

第一，數據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據庫中。

第二，數據傳輸時，每卷都需要大約1min的時間，經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數據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。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絡進行疏導，從而保證網絡通信的暢通無阻。

第三，也是最重要的一點，在傳輸的過程中，所傳輸的二進制數據有很多為“0”，而且他們的出現位置相對集中。而這些“0”數據在傳輸中完全可以被較少的一些字節所取代。這也就為數據的壓縮與解壓縮創造了必要的條件。

綜上所述，在數據通信的過程中，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遭到破壞就很難再次達到與原來系統的一致性。例如，在一些情況下，可能在傳輸數據的時候，在中間件函數發生異常，這時候會導致在QDB接收端讀取數據混亂的現象，因為接收方在等待余下未發信息，而收到的卻是下一卷的信息，這時的系統是無法判斷信息是否是下一卷的。所以，除了開發相應的方法來保證數據發生異常時使數據再次達到同步以外，還要采取一定的措施以保證萬一通信發生中斷時，程序能夠自動檢測并能恢復到通信順暢的狀態。

通信的中斷自動重啟機制的原理很簡單，就是開發一個專門負責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，現在SCC2系統與QDB系統間的通信相當穩定，從未發生過通信中斷的事件，經過實踐表明，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

[1]黃豪昌.基于MB+網絡的鋼管熱軋自動化[J].低壓電器，2006(9).

[2]Detlef Sandern.通過質量管理自動化實現最佳的零散加工[J].現代制造，2002(10).

[3]劉星平.基于PIC的遙控電動機位置控制器的設計[J].湖南工程學院學報(自然科學版)，2004(2).