系统数据结构 - 攀钢1450热连轧数据采集系统开发

　　系统采用内存共享数据区存放现场实时数据，它的目标首先是缓解实时性要求高但快速的数据通信、轧线跟踪等子系统与实时性要求低但比较耗时的数据存储系统(数据库和文件)间的矛盾，保证系统的实时性;其次提供快速、大数据量的进程问通信。

　　内存共享数据区实际上是一个信息头加上实时数据缓冲池的结构。其中信息头中主要包括信息头长度、数据区长度、当前采样周期和相关数据区指针等内容。实时数据缓冲池是一个结构数组，数组的每个元素对应现场来的一个数据帧。

　　每个数据帧对应于一个采样时刻采集的数据，并且这些数据按照主轧线轧制区域管理。内存共享数据区的实时数据缓冲池按循环缓冲区方式保存最近几块轧件的采集数据。当数据通信系统采集到一个完整的数据帧后，先将数据写入由信息头中当前帧号指示的数组位置，接着将当前帧号加1(当前帧号超过上限后置0)，数据帧长度加1，然

　　后发送SM—DATACHANGE消息通知网络通信及数据处理进程有“新数据”到来。

　　网络通信及数据处理进程在完成启动后总是在等SMDATACHANGE消息，一旦收到该消息，网络通信及数据处理进程立即读取内存共享

　　数据区中的“新数据”进行处理，完成处理后将信息头中数据帧长度减1。

　　2.3 数据流程

　　热轧过程实时采集系统采集的数据分布在主轧线基础自动化系统和过程自动化系统中，这些数据通过基础自动化系统区域网络集中到粗轧基础自动化系统的第1架粗轧机的PLC R1和第2架粗轧机的PLC R2、精轧基础自动化系统的PLC302、卷取基础自动化系统的PLC408和过程自动化系统的数据中心机服务器中。现场数据按轧制区域管理，包括加热炉、粗轧、热卷箱、精轧和卷取4个区域，另外还有板坯及轧制计划数据

　　系统实时数据采用内存共享数据区提供各进程问的数据通信和数据缓冲，使用消息和事件对象实现进程问调度和同步，使用通信报文完成客户服务器之间的数据通信。

　　主要的内存共享数据区有：前端数据采集服务共享数据区ServerCom、客户端数据采集服务共享数据区ClientCom、报警信息内存共享数据区AlarmCom、历史报警内存共享数据区AlarmRec—Com、特征值内存共享数据区CharacterCom、跟踪数据内存共享数据区TrackCom、历史数据内存共享数据区HisDataCom、特征值数据文件数据区Char.acterHisCom、信号表内存共享数据区SignalCom、设备常数内存共享数据区DeviceConstCom和人工干预内存共享数据区OperatorCom。

　　历史数据采用数据文件和数据库的形式存储，其中实时数据由于数据量非常大，根据钢卷不同存放在不同的实时数据文件中;而统计特征值则按一个钢卷一条记录的形式保存在数据库的相应表中，以方便统计和查询。

　　系统数据流如图3所示。前端数据采集服务器实时数据采集进程SDCP负责与连接到系统中的PLC建立通信链接，将数据采集并发送到共享内存数据区供数据通信和处理进程使用，该进程具有正常和动态特性测试两种工作方式;前端数据采集服务器网络通信与数据处理进程SNCP包含轧线跟踪和控制逻辑、与客户端计算机的rCP/IP数据通信、特征值计算、工序质量判定(自动和目视)、特征值和实时数据存储、二级设定数据接收、动态特性测试管理、通信管理等主要功能。前端数据采集服务器显示及管理界面进程SDAP主要供系统开发和系统维护人员使用;客户机数据通信进程CDTP负责客户机实时数据的读取以及数据库中历史数据的读取;客户机数据处理进程CDMP负责对CDTP进程读取的数据进行处理;客户机用户界面进程CDAP用于实现人机交互。

　　基础自动化系统和过程自动化系统产生的数据由前端数据采集服务器实时数据采集进程采集进入前端数据采集服务器中，完成数据拼装后，写人共享数据区，并更新共享数据区的相关指针。之后，前端数据采集服务器的实时数据采集进程发送消息通知网络通信与数据处理进程，网络通信与数据处理进程首先对共享数据区中的数据进行预处理;接着激活跟踪线程，根据现场跟踪传感器反馈来的跟踪信息，更新跟踪数据区的相关列表;查询保持连接状态的客户机列表，向连接到前端数据采集服务器的客户机发送采集到的数据;然后激活数据处理线程进行特征值计算、质量分布计算和判定;最后激活数据存储线程，将数据写入数据库和数据文件。同时通知前端数据采集服务器显示及管理界面进程，以驱动显示及管理界面进程更新显示。

　　3 系统应用

　　该数据采集系统将采集到的实时数据存储到Oracle数据库服务器中，为数据查询、数据统计分析、数据的Web发布以及正在开发的数据挖掘系统提供了稳定可靠的数据平台。攀钢1450热连轧数据采集系统的应用，改善了原系统中部分数据不完整、缺少相关的设备运行参数及质量控制参数等不足。