冗余技術(shù)在蠕變試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用

陳慶峰，宮志清，陳　南

(1.長春機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，吉林 長春 130103；2.吉林省鵬程電器消防設(shè)備有限公司，吉林 長春 130062)

冗余技術(shù)在蠕變試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用

陳慶峰1，宮志清2，陳南1

(1.長春機(jī)械科學(xué)研究院有限公司，吉林 長春 130103；2.吉林省鵬程電器消防設(shè)備有限公司，吉林 長春 130062)

摘要：著重論述了冗余技術(shù)在蠕變試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用，詳細(xì)闡述了蠕變試驗(yàn)機(jī)冗余控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)過長時(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證，冗余控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，符合蠕變試驗(yàn)要求。

關(guān)鍵詞：冗余；長時(shí)；穩(wěn)定性；試驗(yàn)機(jī)

1引言

由于金屬材料高溫蠕變及持久試驗(yàn)所需時(shí)間較長，短時(shí)上百小時(shí)，長時(shí)則幾個(gè)月甚至幾年，這就要求蠕變試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)必須可靠、連續(xù)運(yùn)行。如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會丟失試驗(yàn)數(shù)據(jù)甚至導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。為此，蠕變試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)應(yīng)用冗余技術(shù)是十分必要的。

2冗余技術(shù)

冗余技術(shù)又稱儲備技術(shù)，是利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型來提高系統(tǒng)可靠性的一種手段。冗余分為工作冗余和后備冗余。

工作冗余：是一種兩個(gè)或兩個(gè)以上的單元并行工作的并聯(lián)模型。平時(shí)，由各處單元平均負(fù)擔(dān)工作，因此工作能力有冗余。

后備冗余：平時(shí)只需一個(gè)單元工作，另一個(gè)單元是冗余的，用于待機(jī)備用。

3冗余控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在蠕變試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)中采用后備冗余方式。當(dāng)主控計(jì)算機(jī)工作正常時(shí)，主控計(jì)算機(jī)通過冗余控制網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備和采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)備份網(wǎng)絡(luò)給備用控制計(jì)算機(jī)發(fā)送試驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)主控計(jì)算機(jī)發(fā)生故障無法控制和采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，備用控制計(jì)算機(jī)自動接管控制權(quán)，控制試驗(yàn)和采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而保證了控制系統(tǒng)的安全、可靠。由上位機(jī)和下位機(jī)組成的系統(tǒng)如圖1所示。

圖1　冗余控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4軟件設(shè)計(jì)

蠕變試驗(yàn)機(jī)的冗余控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上分為冗余設(shè)置、備份數(shù)據(jù)和主備計(jì)算機(jī)自動切換3個(gè)模塊。

4.1冗余設(shè)置

冗余設(shè)置界面如圖2所示。

圖2　 冗余設(shè)置界面

(1)設(shè)置控制類型

設(shè)置計(jì)算機(jī)的控制類型是主控計(jì)算機(jī)還是備用計(jì)算機(jī)。

(2)數(shù)據(jù)備份網(wǎng)絡(luò)的IP設(shè)置

主控計(jì)算機(jī)IP=192.168.1.10，備用主控機(jī)IP=192.168.1.20。主控計(jì)算機(jī)和備用計(jì)算機(jī)的IP設(shè)置為同一個(gè)網(wǎng)段即可，這樣就組成了一個(gè)數(shù)據(jù)備份網(wǎng)絡(luò)。通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，主控計(jì)算機(jī)可以把試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給備用計(jì)算機(jī)。冗余控制網(wǎng)絡(luò)IP不用設(shè)置，軟件固定設(shè)置為一個(gè)網(wǎng)段，防止誤操作修改后不能控制試驗(yàn)和接收數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)保存路徑

試驗(yàn)數(shù)據(jù)保存在本地計(jì)算機(jī)上的路徑。

(4)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

主控計(jì)算機(jī)和備用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)通信，并且把各自的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)通知對方。根據(jù)對方的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，主控計(jì)算機(jī)判斷是否發(fā)送備份數(shù)據(jù)，備用計(jì)算機(jī)判斷是否切換接管控制權(quán)。

(5)手動發(fā)送文件

該功能是主控計(jì)算機(jī)的功能，主控計(jì)算機(jī)把本機(jī)的文件手動發(fā)送到備用計(jì)算機(jī)中。

(6)自動發(fā)送文件

該功能是主控計(jì)算機(jī)的功能，主控計(jì)算機(jī)把本機(jī)的數(shù)據(jù)文件按照一定的時(shí)間間隔自動發(fā)送到備用計(jì)算機(jī)中。

(7)連接主控計(jì)算機(jī)

該功能是備用計(jì)算機(jī)的功能，備用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置完畢后并且主控計(jì)算機(jī)已經(jīng)設(shè)置完畢，可以單擊該按鈕連接主控計(jì)算機(jī)。這樣，主控計(jì)算機(jī)和備用計(jì)算機(jī)就建立了通信網(wǎng)絡(luò)。

冗余控制網(wǎng)絡(luò)中用到的函數(shù)封裝在動態(tài)庫中。主控計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的主要代碼如下：

′冗余網(wǎng)絡(luò)初始化

Call NDS_Init

′設(shè)置為主控計(jì)算機(jī)控制權(quán)

Call NDS_StartServer

′設(shè)置發(fā)送文件路徑

Call NDS_SetSendPath(strDirSave)

備用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的主要代碼如下：

′冗余網(wǎng)絡(luò)初始化

Call NDS_Init

′連接主控計(jì)算機(jī)

Call NDS_Connect(0,strServerIP(0))

′設(shè)置接收文件路徑

Call NDS_SetRecvPath(strDirSave)

4.2備份數(shù)據(jù)

主控計(jì)算機(jī)和備用計(jì)算機(jī)建立了通信網(wǎng)絡(luò)后，主控計(jì)算機(jī)就可以把本機(jī)的數(shù)據(jù)文件按照一定的時(shí)間間隔自動發(fā)送到備用計(jì)算機(jī)中。

發(fā)送文件的代碼為Call NDS_SendFile(strFileName,intID(0))，其中，strFileName變量為文件名，intID(0)為備用計(jì)算機(jī)的IP地址。

4.3主備計(jì)算機(jī)自動切換

備用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)接收主控計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)接收到主控計(jì)算機(jī)退出的信息或者一定時(shí)間不能接收主控計(jì)算機(jī)的狀態(tài)后，備用計(jì)算機(jī)切換接管控制權(quán)。

該部分的主要代碼為：

′斷開與主控計(jì)算機(jī)的連接，intID(0)為主控計(jì)

算機(jī)的IP

Call NDS_CloseConnect(intID(0))

′釋放資源

Call NDS_DestroyOBJ

′冗余網(wǎng)絡(luò)初始化

Call NDS_Init

′接管控制權(quán)

Call NDS_StartServer

′設(shè)置發(fā)送文件路徑

Call NDS_SetSendPath(strDirSave)

5總結(jié)

在蠕變試驗(yàn)機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通過應(yīng)用冗余技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主備計(jì)算機(jī)控制的自動切換，滿足了蠕變試驗(yàn)的長時(shí)性要求，并且保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全。經(jīng)過長時(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證，蠕變試驗(yàn)機(jī)的冗余控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，具有較高的性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)

[1]張銳，潘澤友.冗余技術(shù)在分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].微計(jì)算機(jī)信息,2007,23(11):35-37.

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[3]白杉杉.多冗余時(shí)間服務(wù)終端的研制[D].中國科學(xué)院研究生院,2013.

Application of Redundancy Technology to Creep Testing Machine

Chen Qingfeng1,Gong Zhiqing2,Chen Nan1

(1.Changchun Research Institute for Mechanical Science Co.,Ltd.Changchun 130103,Jilin,China; 2.Jilin Pengcheng Electric Fire Equipment Co.,Ltd.Changchun 130062,Jilin,China)

Abstract：The application of redundancy technology to creep testing machine is discussed in the paper,and the software design for the redundancy control system of creep testing machine is described in detail.The Longtime test shows that the redundancy control system has stabile performance,which can meet the requirements of the test.

Keywords:redundancy;longtime;stability;testing machine

[收稿日期]2015-12-03 2016-01-13

[作者簡介]陳慶峰(1976—)，男，本科學(xué)歷，高級工程師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)。 陳吉龍(1988—)，男，助理工程師，主要研究方向：轉(zhuǎn)向器和傳動軸裝配線。

中圖分類號：TH87

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1674-3407.2016.01.022