[發明專利]一種實現快速數據采集的方法

有效

• 申請號: 201110235326.9
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102413035A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 胡丕俊;蔣學軍;李亮舉;沈會良;左永紅;李彥斌
• 申請（專利權）人: 北京首鋼自動化信息技術有限公司
• 主分類號: H04L12/56
• 分類號: H04L12/56;H04L12/26;G05B19/418
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于對流程工廠中的過程數據進行采集的技術領域，特別是提供了一種實現快速數據采集的方法，實現了對PLC一側快速數據采集的一種方法，可以實現對少量快速數據點10ms采集周期的采集需求。

背景技術

對于流程工廠來說，過程數據采集系統設備運行過程中和生產過程中的過程數據，對設備的調試、生產過程數據的優化、生產過程故障問題的再現和分析都起著不可或缺的作用。一般來說，對于一般的過程數據，不論是用于生產過程分析還是過程優化，500ms的采樣周期已經足夠。但是在某些特殊情況下，例如在連鑄系統中對結晶器設備的前期調試過程，會需要采集周期為10ms甚至周期更短的快速數據。而對于PLC數據采集，如果采用常用第三方的通訊技術，采樣周期最快只能達到50ms，無法滿足此類數據10ms的周期要求。同時，即便PLC可以按照10ms采樣周期或者1ms的周期完成對該部分數據的采集，對PLC數據頻繁進行發送的同時，還會給網絡帶來很大的負載，造成網絡的不穩定。

發明內容

本發明提供一種在不增加硬件設備的前提下對PLC數據實現高速采集的一種方法，其可以實現少量點10ms的快速數據采集需求，而且不會給網絡帶來很大的負載從而影響網絡的穩定性。

本發明解決上述問題工藝步驟如下：

步驟1：對PLC數據緩沖池內的數據進行基本數據類型的壓縮

對于BOOL型數據，按照一個字節進行存儲，對于float型和long型數據，在精度允許范圍內，轉換成short類型進行存儲，將存儲空間從4字節有效的降低為2字節，經過這樣的處理，在開辟的固定大小的存儲區中能夠盡可能多的存儲數據采集點，以滿足有些數據采集點稍多的情況；

步驟2：利用PLC控制程序的功能塊，首先開辟兩塊固定大小的數據緩沖區，兩個網絡通路，用于保存PLC一側10ms快速變化數據；

為了實現以上方法，首先對數據塊格式和順序進行定義，S7-400發送給快速數據采集系統的數據塊是按照一定(數據的類型和采集的先后順序的)的格式和順序進行定義的存儲區，其原理是利用PLC將每個循環周期所采集的過程值以一定(數據緩沖池內數據結構的)的順序存放在存儲區內，數據包中包含了采樣值的信息開始標志、信息結束標志，不會因為數據管理系統收到數據包的時刻不同而產生采樣值的時間標記誤差。經過類型壓縮后的數據塊如表1所示：

其次是建立數據塊，用于存儲這些快速數據。數據塊里信息是不斷更新變化的，依據10ms的采樣周期，程序必須被放在OB35循環中斷組織塊里調用。首先填寫每個變量的頭文件信息，為保證時間的準確性，該信息必須在第一個采樣周期內寫入。

程序依次將數值寫入第一組信息的數據塊，寫入第1個變量的第1個數值以后，就將指針跳轉到下一個變量的第1個數值的地址，寫完最后一個變量第1個數值后，循環寫入第1個變量第2個數值，依次類推當程序寫完第20組變量后，這時開始寫入第二組信息，兩組信息交替被寫入，完成兩組信息數據塊的數據采集、存儲，完成數據塊的建立。

步驟3：然后采用系統功能塊(AG_SEND)對緩沖區內的數據發送到接收端。當程序寫完第一組信息采樣值后，就完成了整個數據塊的數據采集、存儲，這時調用發送程序(AG_SEND)，將數據塊發送給快速數據接收端；第一組數據塊完成數據采集后，立刻對第二組數據塊進行信息采樣，寫完后開始調用發送程序(AG_SEND)，這樣兩組信息交替發送給數據接收端，完成數據發送。兩組信息交替發送解決了數據采集過程中經常發生的丟幀問題，突破了單個過程值采樣對實時性的要求，達到了高速數據采集的目的。

步驟4：開發專用服務，通過以太網接收PLC周期發送的數據包。

針對發送方(PLC側)采用雙通道發送數據塊的模式，對于每一個PLC，在PC側啟動兩個監聽線程，在指定的兩個端口(與PLC約定好端口號)上進行監聽。服務采用C++語言，在VS2008下開發，通過SOCKET和windows?API函數對該服務進行編寫。服務具有如下功能：對PLC發送過來的快速數據和普通數據進行接收；對網絡情況進行判斷，當網絡出現異常的時候，停止和PLC的當前連接，等待PLC再次提出連接請求。

本發明取得了以下效果：在不增加專用硬件設施的前提下，不僅實現了少量10ms快速數據的采集，而且有效降低了數據的丟失率，避免了由于高頻率、數據量大降低整個系統的應用性能和穩定性的情況。

附圖說明

圖1為工業生產過程數據采集分析整體架構示意圖。