浅谈热轧自动化系统数据通信中断解决方法

摘 要：热轧自动化系统数据通信的中断问题一直困扰着系统维护人员。文章有针对性的提出了压缩解压缩方案以及通信中断的自动重启机制，从而有效地应对热轧自动化系统数据通信的中断。

关键词：系统数据 压缩 自动重启

中图分类号：TP3文献标识码：A文章编号：1674-098X(2011)10(c)-0067-01

三电一体化是热轧自动化控制系统的一个主要的特点，它的主要构成部分为基础自动化系统以及过程自动化系统以及传统系统构成。其中过程自动化控制系统主要通过计算进行相应的过程控制，控制的内容包括：钢卷从库房出库以及板坯库的入库工作。过程自动化控制系统控制的区域除了上面提到的钢卷库以及板坯库之外，还有加热炉、轧线磨辊间等。

在实际的运行过程中，由于热轧自动化系统自身的一些硬件问题和软件上的一些原因，常常会造成数据通信发生中断的问题。由于现代化的钢铁企业大多采用了高度自动化的生产线，一旦出现自动化系统的数据中断，将会导致严重的后果，尤其是在轧线区域的通信一旦终端，后果将更为严重。如果轧线过程机和PLC之间的通信出现了中断，就会使PLC系统无法及时的接受轧线过程机传输的一次设定以及二次设定，带钢的轧制就不能正常进行，在通信中断的情况下，会出现中间坯或者是造成带钢的轧废，甚至会造成设备的严重损坏。

1 通信中断产生的原因

热轧自动化技术在钢铁企业的使用极大的提高了企业的效益以及产品的质量，因此热轧自动化系统的稳定高效运行对于企业生产来说具有十分重要的作用，经常出现的热轧自动化系统间的通信中断给钢铁企业的生产带来了巨大的不便，并影响了企业的经济效益。导致热轧自动化系统间的通信中断的原因主要有以下几个方面：

（1）数据通信网络的负载过大，造成网络的拥堵，通信不畅。（2）通信卡件出现了故障或者是损坏。（3）过程机内存不足，导致系统无法进行快速的反应。（4）热轧自动化系统网络出现故障。

第一种原因造成的通信中断比较复杂，需要对整个通信网络进行相应的优化，合理控制网络负载，扩大网络的容量。而剩下的三种故障的排除就相对比较简单，大多可以通过更换或者升级硬件或者是敌对软件进行合理的设置或者优化来进行改善。例如，更换损坏的通信卡，为计算机升级内存或者其他硬件等。

2 通信中断解决方案

2.1 数据的压缩和解压

(1)数据压缩解压的原理

数据的压缩以及解压答题遵循以下的流程。首先通过相关的压缩函数，对将要发送的数据进行压缩处理，然后将压缩完毕的数据通过SCC2服务器传输给QDB。QDB在收到压缩数据之后，通过解压函数对其进行解压处理，将解压之后的数据发送给其它相应的程序进行进一步的处理。

具体的数据压缩以及解压缩的步骤是，首先扫描将要进行传输的数据，复制非零数据到发送的缓存区当中。如果搜索到连续的零点到一定的数目就将其抛弃。然后记录被丢弃的零的数量以及其原来所在的位置。接着重复上一个步骤的操作，只要遇到非零数据就将其复制到发送缓存区，对达到一定数量的零数据进行抛弃，并对丢弃的数据原来所在的位置以及数量进行记录，一直到整个扫描过程的结束。如果连续零在数量上没有达到设定值的要求，那么不对其执行丢弃仍旧复制到发送缓存区中。最后，将丢弃的零数据的记录信息附加到发送缓存区非零数据的后面，并用特殊符号隔开，从而形成压缩信息的标记列表。

数据解压缩的过程只是数据压缩过程反过来执行。首先扫面数据接收缓存区，确定标记符号位置，读取其后面的压缩信息，对压缩的数量以及位置逐条的进行记录，就下来从前面开始对接收的数据进行扫描，复制压缩位置前的数据到应用缓冲区，然后对压缩的位置根据记录进行相应的恢复。这个过程将会一直持续到扫描完毕，将所有的压缩数据恢复之后为止。

数据压缩和解压缩的原理虽然介绍的时候并不是十分的复杂，但是在实际的使用过程中，特别是需要在QDB以及SCC2代码中使用的时候不能忽视数据的同步。发送端的数据大小一般为8192kb，进行压缩处理之后的数据大小一般都会小于1000kb，这就导致读取接受端数据时，往往要同时对好几个数据包同时进行读取，这就要求同步数据。针对这个问题，可以首先将要发送的数据的头部添上压缩之后数据的大小，取代原有的数据大小。这样接受端在收到发送端的数据，处理之后，把解压缩后数据的大小再填写到数据的头部，从而实现数据的同步。

(3)方案的可行性分析

从在QDB服务器上所收集的数据分析来看，在整个SCC2服务器向QDB服务器发送数据期间所传递的与生产轧制有关的几种基本类型数据有如下几个特点：

第一，数据在传输以及储存的过程中都是以二进制的形式存在的，最终以特定的形式进入数据库中。

第二，数据传输时，每卷都需要大约1min的时间，经过一阵比较集中的传输后，会有一段时间的通信比较空闲。也就是说热轧自动化系统数据通信存在着一定的峰值，峰值过后通信就会处于空闲的状态。针对这种情况，可以在通信高峰期采取一定的技术手段对网络进行疏导，从而保证网络通信的畅通无阻。

第三，也是最重要的一点，在传输的过程中，所传输的二进制数据有很多为“0”，而且他们的出现位置相对集中。而这些“0”数据在传输中完全可以被较少的一些字节所取代。这也就为数据的压缩与解压缩创造了必要的条件。

综上所述，在数据通信的过程中，采取压缩解压缩方案是可行的。

2.2 通信中断的自动重启机制

由于通信本身的不可预知性，所以一旦由于某种外部原因使接收端的同步状态遭到破坏就很难再次达到与原来系统的一致性。例如，在一些情况下，可能在传输数据的时候，在中间件函数发生异常，这时候会导致在QDB接收端读取数据混乱的现象，因为接收方在等待余下未发信息，而收到的却是下一卷的信息，这时的系统是无法判断信息是否是下一卷的。所以，除了开发相应的方法来保证数据发生异常时使数据再次达到同步以外，还要采取一定的措施以保证万一通信发生中断时，程序能够自动检测并能恢复到通信顺畅的状态。

通信的中断自动重启机制的原理很简单，就是开发一个专门负责QDB服务器重启的进程来重启QDB进程，然后在QDB进程内部附加一些用于检测的代码，这些代码一旦检测到某些变量的现象与中断时候一致，就凋用QDB重启程序以达到自动重启的效果。

3 结语

通过上述功能改进，现在SCC2系统与QDB系统间的通信相当稳定，从未发生过通信中断的事件，经过实践表明，上述两种方法可以有效地解决过程机间的通信中断。

参考文献

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