系统集成时的数据确信方法与流程

本发明涉及通信技术领域，特别涉及数据传输与接收技术。

背景技术：

软件与硬件系统间集成、硬件系统与硬件系统间集已成为电气自动化的常态。其中，底层硬件系统常采用plc控制器进行算术逻辑控制及工业通信，数采常采用opcserver、api函数或接口等进行软硬件间的衔接通信，上位信息管理系统常用c#、java等编程，借助opcserver、api函数或接口与底层硬件系统对接，实现数据的互联互通。

通常情况下，plc控制器，及其边围传感器、执行器等，反应或刷新时间一般为us级或ms级；opcserver、api函数或接口反应或刷新时间一般为10ms～500ms级；上位信息管理系统反应或刷新时间一般为3～5s级。

当进行软件与硬件系统集成联锁时，plc控制器中的变量反应或刷新时间快，上位信息管理系统反应或刷新时间慢，若上位信息管理系统在生产过程控制时，要使用硬件系统中的变量，则产生快等慢问题，一般采用硬件变量加延时的方法。但这样做的后果是，一方面增加硬件程序的复杂度，且定时器相对中间点位而言，占用更多的硬件资源，在需要大量软硬件数据交互的情况下，可能导致plc运行资源不足；另一方面，数据在plc<-->网络<-->opcserver、api函数或接口<-->上位信息管理系统通道中传输时，不可控因素较多，延时时间具体设置为多长合适，需要反复测试才能得到。过长，则影响节拍流程；过短，则上位信息管理系统还未取到硬件系统中的数据时，硬件系统中的数据已清零或改变了，此时上位信息管理系统一直处于等待状态，软硬件系统间脱节。

除软件与硬件系统集成联锁外，硬件系统间联锁在系统集成时也常有需求，主要体现为前后序设备间动作衔接。硬件系统间联锁在方便布线时，常采用硬接点方式；在前后序设备控制柜距离较远、不便布线、联锁交互量较多或非离散io量时，常采用通信方式进行联锁，如通过串行线、网线等配置成主从站、直接put/get通信、通过耦合器通信等。虽然硬件系统间反应或刷新时间相差不太大，但常规应用情况下，也不会同步，如同软硬件系统间集成联锁时一样，面临快等慢、时延不易确定、通信脱节等问题。此外，profibusdp/profinet主从站、直接put/get通信、通过耦合器通信等方式，其通道往往又是只读通道或只写通道，如果需要对一台设备的同一个变量即读又写的话，plc中的处理逻辑就会变的很复杂。

如何即时地、简便地保证系统间的数据交互、确实已通信成功，也即数据确信，是现场工程师面临的一大难题。

技术实现要素：

有鉴于以现有技术中软硬件系统间、硬件与硬件系统间数据交换快等慢造成的时延不易确定、通信脱节等数据交互的问题，有必要提出一种系统集成时的数据确信方法，所述方法解决了数据交互时快等慢造成的各种硬件或者软件上的问题。

一种系统集成时的数据确信方法，是在硬件系统中设置交互保持型变量，所述交互保持型变量与需要交互的变量一一对应，用于存储所述需要交互的变量待软件读取的数据，从而解决数据交互过程中时延不确定的问题。

进一步地，当软件系统与硬件系统集成、且软件与硬件之间为只读模式时，所述数据确信方法为：在硬件系统中设置需要被读取变量的交互保持型变量，当条件满足时，将所述需要被读取变量中的数据存储至所述交互保持型变量中，待软件系统有需要时至所述交互保持型变量中读取，软件系统读取所需数据后，发出清零或清空所述交互保持型变量的指令，以待下次使用。

进一步地，当软件系统与硬件系统集成、且软件与硬件之间为读写模式时，所述数据确信方法为：在硬件系统中设置需要被读写变量的交互保持型变量，软件系统向硬件系统的所述需要被读写变量中写入数据，同时所述被写入的数据被传输至所述交互保持型变量中，软件系统再从所述交互保持型变量中读取数据并与写入的数据进行对比，若读取的数据与写入的数据一致，则确认写入成功、并清零通信错误累计次数；若读取的数据与写入的数据不一致，则所述通信错误累计次数加“1”，若所述通信错误累计次数小于设定次数，则重新写入，若所述通信错误累计次数达到设定次数，则软件系统报警并提醒人工介入处理。优选地，当写入成功后，软件系统从所述交互保持型变量中读取数据。

进一步地，当若干硬件系统间集成、且为读写模式时，所述数据确信方法为：数据读取，采用心跳或中断方式，主站直接读取从站中被读写变量中的数据；数据写入，设置需要读写变量的交互保持型变量，复位写使能位变量并清零通信错误累计次数，主站置位写使能位变量并赋值欲写变量的交互保持型变量，延时并复位写使能位变量，当检测到所述写使能位变量的上升沿时，将所述交互保持型变量中的数据移送至所述需要读写变量中(图与文字表述的顺序不同)，主站读取所述需要读写变量中的数据与所述写入的数据进行对比，若两者一致，则判定写入成功、并清零通信错误累计次数，若两者不一致，则判定写入失败，所述通信错误累计次数加“1”，当所述通信错误累计次数小于设定值时，重新写入，也即程序回跳到“复位写使能位变量并清零通信错误累计次数”步骤，但不清零所述通信错误累计次数，当所述通信错误累计次数达到设定值时，则显示通信故障并报警，提醒人工介入处理。优选地，当写入成功后，主站读取从站中所述需要被读写变量中的数据。

更进一步地，所述读写变量的数据类型可以为boolean、byte、int、word、long、dword、float、string等。

本发明技术方案的有益效果：通过在硬件系统中设置需要取数的相应变量的交互保持型变量，实现了将需要的数据保持在所述交互保持型变量中，使用者可以依据需要随时来取，从而解决了软硬系统之间、硬件系统之间数据交互时延不确定的问题，使得数据的使用方更具有主动性和灵活性。另一方面，也使得软件和硬件系统的设置更加简便化和通用化。

附图说明

图1是软硬件系统间集成只读模式流程示意图；

图2是软硬件系统间集成读写模式流程示意图；

图3是硬件系统间集成读写模式流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，结合附图对发明内容的技术方案进行详细说明，显而易见地，以下描述是本发明的一些典型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的解决方案。

一种系统集成时的数据确信方法，是在硬件系统中设置交互保持型变量，也即为每个需要被读取的变量、被写入的变量或者被读写的变量均设置一个交互保持型变量，将所述需要被读取的变量、所述需要被写入的变量和所述需要被读写的变量的数据移送到与之相对应的交互保持型变量中，从而实现数据的缓存，实现数据的使用者可以根据需要随时到所述交互保持型变量中取数据，从而解决数据交互过程中时延不确定的问题。

一种实施情况是，软件系统与硬件系统集成，分为只读与读写两种模式，所述只读模式即为软件系统只从硬件系统读取数据，所述读写模式即为软件系统不仅读取硬件系统的数据、还向硬件系统写入数据或者说下达指令。这种情况下，软件系统可视为主站或者交互保持型变量的使用者，硬件系统可视为从站或者交互保持型变量的提供者。

下面以熔炼单元(软件系统)和浇注机(硬件系统)为例，详细阐述软件系统与硬件系统集成时的数据交互情况。

熔炼单元只从浇注机读取数据的模式：

熔炼单元读取浇注机中的实际浇注重量这个数据：在浇注机的plc中设置所述实际浇注重量的交互保持型变量→当浇注任务完成时，对所述交互保持型变量赋值→待3s的熔炼单元扫描周期到时，读取所述交互保持型变量中的实际浇注重量值→将所述实际浇注重量的交互保持型变量清零，也即将所述交互保持型变量置为0kg。

熔炼单元不仅读取浇注机中的数据、同时也向浇注机中写数据：

熔炼单元向浇注机中写计划浇注重量：在浇注机中设置计划浇注重量的交互保持型变量→熔炼单元向所述计划浇注重量的交互保持型变量中写计划浇注重量值240kg→熔炼单元回读写入的所述计划浇注重量值240kg→若回读的计划浇注重量值与写入的计划浇注重量值相等→则读取所述计划浇注重量值240kg，并清零所述计划浇注重量的交互保持型变量和清零通信错误累计次数→若回读的计划浇注重量值与写入的计划浇注重量值不一致或者相等→则通信错误累计次数加“1”、且所述通信错误累计次数小于设定的三次时，熔炼单元重新写计划浇注重量值，也即程序跳转至“熔炼单元向所述计划浇注重量的交互保持型变量中写计划浇注重量值”→当所述通信错误累计次数等于三次时，发出写入错误警示，并发出提醒人工介入的信息。

另一种实施情况是，当硬件系统与硬件系统集成时，采用硬件耦合或者主从站方式，如profibusdp、profinet协议通信或其他以太网通信，此种情况下，硬件系统的组态或者编程中仅有读通道与写通道。其中，只读与只写模式为常规应用，采用心跳或者中断方式即可实现主站与从站之间的同时在线；而读写模式则不同。此时，交互保持型变量的使用者为主站，交互保持型变量的提供者为从站。

在浇注机和转运车中均设置自身心跳信号变量、且每0.1s加1；浇注机每秒读取一次转运车的心跳信号变量的数据，转运车每秒读取一次浇注机心跳信号变量的数据；若相对方先后两次数据不一致，则判定相对方在线，双方可直接从相对方读取需求的数据或者向相对方写入需要的数据，例如，浇注机读取转运车到位信号的数据、浇注机写转运车允许传送浇包的数据；若相对方先后两次数据一致，则判定相对方程序异常，如掉线、自身通信异常等，则发出警示，并提醒人工介入处理。以上为两个硬件系统集成时只读或者只写时的解决方法。

下面以浇注机和转运车两个硬件系统间的集成为例，阐述两个硬件间集成时读写模式的数据交互。

以转运车读写浇注机的浇包批次编号这个变量为例，详细阐述本发明的技术方案。此种情况下，转运车为交互保持型变量的使用者，也即转运车为主站，浇注机为交互保持型变量的提供者，也即浇注机为从站。在浇注机中设置写使能位变量、浇包批次编号变量及浇包批次编号交互保持型变量，在转运车中设置通信错误累计次数变量。具体数据确信方法如下：

1)浇注机和转运车上电自动初始化，也即使所述通信错误累计次数变量清零、复位所述写使能位变量；

2)转运车置位浇注机中的所述写使能位变量，并给所述浇包批次编号交互保持型变量赋值，也即转运车向浇包批次编号交互保持型变量中写入a12；

3)转运车延时0.2s后，复位所述写使能位变量；

4)浇注机检测到所述写使能位变量的上升沿时，将所述浇包批次编号交互保持型变量中的数据传送或者赋值给所述浇包批次编号变量；

5)转运车回读所述浇包批次编号变量中的数据与所述浇包批次编号交互保持型变量中的数据，若上述数据与写入的a12一致，则判定写入成功，清零所述通信错误累计次数变量；

6)若回读的数据与写入的a12不一致，则判定写入失败，所述通信错误累计次数变量加“1”；若所述通信错误累计次数小于三次，则转运车重新置位浇注机的所述写使能位变量和重新给所述浇包批次编号交互保持型变量赋值，也即转运车重新向浇注机写数据；若所述通信错误累计次数等于三次，则发出警示，提醒人工介入处理。

以上数据确信方法还包括读取数据，当判定写入成功后，转运车读取所述浇包批次编号变量中的数据。

以上为两个硬件系统集成时读写模式的数据确信方法，从另一个角度讲，也即在从站中建立一个交互保持型中间变量，交互保持型中间变量仅用于写，原目标变量仅用于读；同时，在从站中再设置一写使能位变量，利用使能信号作为触发，将所述交互保持型中间变量中的数据赋值或传送给所述目标变量，从而解决了硬件系统间只能读或者只能写的问题，提升了硬件系统间集成数据交互的灵活性和方便性，同时也不增加硬件配置及软件程序的复杂性，使得硬件系统间的集成能够得到更大范围的扩展应用。

以上实施例仅是对本发明技术方案的一种典型应用的描述，在合理的、不需要付出创造性劳动的基础上，还可以进行合理的拓展。