專利名稱：一種模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金過程自動化技術(shù)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)通信方法，特別涉及一種用在冶金過程自動化 中的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面之間數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
由于B/S (瀏覽器/服務(wù)器)模式的諸多優(yōu)勢，特別是隨著Adobe公司FLEX技術(shù)的成熟和普及，大大降低了開發(fā)一個美觀、友好且功能強大的Web客戶端的技術(shù)難度，目前，冶金過程自動化系統(tǒng)的HMI監(jiān)控畫面開發(fā)已經(jīng)開始從商業(yè)組態(tài)軟件轉(zhuǎn)為采用FLEX技術(shù)。冶金過程自動化系統(tǒng)(比如軋鋼、軋鋁)的HMI監(jiān)控畫面的主要作用是接收操作人員輸入?yún)?shù)和顯示模型的設(shè)定結(jié)果，因此在設(shè)定計算過程中，模型服務(wù)器上的多個進程都需要與HMI監(jiān)控畫面進行各種數(shù)據(jù)交換。這種數(shù)據(jù)通信的實時性不要求特別高(秒級)，但特別需要易于實現(xiàn)，操作簡單，便于調(diào)試維護，并且穩(wěn)定可靠。在現(xiàn)有的實現(xiàn)方法中，因涉及到多種復(fù)雜的通信協(xié)議和開發(fā)技術(shù)，比如OPC技術(shù)、后臺推送技術(shù)、編程語言互操作問題等，在現(xiàn)場應(yīng)用中主要存在以下幾方面困難
O開發(fā)工作繁重，技術(shù)難度大，不利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
2)需要安裝多個第三方軟件產(chǎn)品，系統(tǒng)配置復(fù)雜，不利于現(xiàn)場維護；
3)通用性不好，不利于項目實施和現(xiàn)場調(diào)試
因此，對于冶金過程自動化研發(fā)人員來說，為了能夠在控制系統(tǒng)中采用基于Web的監(jiān)控畫面又不增加開發(fā)成本和影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，首先需要考慮的是如何設(shè)計出一種既易于實現(xiàn)又靈活通用的HMI數(shù)據(jù)通信技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為冶金過程自動化的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面之間數(shù)據(jù)通信提供一種靈活通用、穩(wěn)定可靠且非常容易實現(xiàn)的技術(shù)方案(如圖I所示)，其主要特征是采用變量標(biāo)簽方式和通用的WebService接口，變量標(biāo)簽表可配置并保存在服務(wù)器上開辟的共享內(nèi)存塊中。本發(fā)明的技術(shù)方案一種模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面采用通用的WebService接口并以變量標(biāo)簽方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，具體包括以下步驟
步驟I)在模型服務(wù)器上建立共享內(nèi)存塊并加載變量標(biāo)簽表；
步驟2) Web監(jiān)控畫面通過模型服務(wù)器上的WebService接口將新的輸入?yún)?shù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表；
步驟3)模型服務(wù)器上的進程在每次設(shè)定計算之前，讀取共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表以獲取最新的輸入?yún)?shù)；
步驟4)模型服務(wù)器上的進程在設(shè)定計算完成后，將新的顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表；
步驟5)Web監(jiān)控畫面周期調(diào)用模型服務(wù)器上的WebService接口，讀取共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表以獲取最新值并更新顯示。
進一步，在步驟I)中，建立共享內(nèi)存塊并加載變量標(biāo)簽表的具體步驟如下
1.1)讀取變量標(biāo)簽表配置文件；
I. 2)根據(jù)變量標(biāo)簽數(shù)量確定共享內(nèi)存空間大小；
I. 3)創(chuàng)建共享內(nèi)存對象，并加載變量標(biāo)簽表信息，包括變量名、變量類型、存儲空間長度、變量值、實際長度、時間戳；
1.4)創(chuàng)建并初始用于讀寫操作同步的互斥體對象。進一步,在步驟2)中,Web監(jiān)控畫面調(diào)用WebService接口將新的輸入?yún)?shù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表的具體步驟如下
2.I)將輸入?yún)?shù)所對應(yīng)的變量標(biāo)簽的名稱和變量值組裝成XML格式的字符串； 2. 2)調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串提交到服務(wù)器上的WebService ；
2. 3)在WebService中，解析XML字符串得到所述變量標(biāo)簽的名稱和變量值；
2. 4)在WebService中，將所述變量標(biāo)簽的變量值互斥地寫入共享內(nèi)存中的相應(yīng)變量標(biāo)簽。進一步，在步驟4)中，在將新的顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)變量標(biāo)簽時，除了更新變量值和實際長度之外，還需要將其時間戳更新為當(dāng)前系統(tǒng)時間。進一步,在步驟5)中,Web監(jiān)控畫面調(diào)用WebService接口獲取共享內(nèi)存中的最新變量值的具體步驟如下
5. I)若為首次執(zhí)行，將保存在監(jiān)控畫面本地的變量標(biāo)簽時間戳初始化為O ;
5. 2)將需要讀取的所有變量標(biāo)簽的名稱和時間戳組裝成XML格式的字符串；
5. 3)調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串提交到服務(wù)器上的WebService ；
5. 4)在WebService中，解析XML字符串得到所述變量標(biāo)簽的名稱和時間戳；
5. 5)在WebService中，從共享內(nèi)存中互斥地讀取Web監(jiān)控畫面所提交的每個變量標(biāo)
簽;
5. 6)如果所述的變量標(biāo)簽的當(dāng)前時間戳比Web監(jiān)控畫面所提交的時間戳新，則將該變量標(biāo)簽信息添加到作為返回值的XML字符串中；
5. 7)通過WebService接口函數(shù)的返回值將該XML字符串送到Web監(jiān)控畫面；
5. 8) Web監(jiān)控畫面解析該XML字符串返回值，更新本地的變量標(biāo)簽信息。本發(fā)明的優(yōu)點之一是通用性好，主要表現(xiàn)在以下幾方面
(O由于采用變量標(biāo)簽和XML字符串作為數(shù)據(jù)交換格式，因此接口的設(shè)計可以做到與具體應(yīng)用項目的通信內(nèi)容和數(shù)據(jù)量無關(guān)；
(2) WebService的功能只是作為讀寫變量標(biāo)簽的中間代理，因此可容易將其實現(xiàn)為一個與具體應(yīng)用無關(guān)的通用代理程序。本發(fā)明的優(yōu)點之二是實現(xiàn)簡單，主要表現(xiàn)在以下幾方面
(1)WebService只需設(shè)計一個接口函數(shù),且功能單一,邏輯簡單；
(2)變量標(biāo)簽與XML格式字符串的相互轉(zhuǎn)化非常方便；
(3)ffebService和模型程序都采用VisualC++開發(fā),通過共享內(nèi)存非常方便實現(xiàn)托管程序與非托管程序之間的數(shù)據(jù)交換，無需解決不同編程語言間的互操作問題；
(4)開發(fā)的工作量小，難度低，只涉及到一些眾所周知的編程技術(shù)；
(5 )運行環(huán)境配置簡單，無需安裝第三方軟件產(chǎn)品。


圖I本發(fā)明方法的技術(shù)方案示意圖。圖2在共享內(nèi)存中加載的變量標(biāo)簽表。圖3從Web監(jiān)控畫面輸入模型參數(shù)。圖4輸入?yún)?shù)組裝成的XML字符串。圖5寫入輸入?yún)?shù)后的變量標(biāo)簽表。圖6與入顯不內(nèi)容后的變量標(biāo)簽表。圖7 Web監(jiān)控畫面獲取計算結(jié)果的XML字符串。
圖8 WebService返回給監(jiān)控畫面計算結(jié)果的XML字符串。圖9監(jiān)控畫面更新顯示模型計算結(jié)果。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步說明。本發(fā)明一種模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，具體包括以下步驟 首先，讀取和解析配置文件中定義的變量標(biāo)簽表，得到變量標(biāo)簽的數(shù)量及其名稱、類
型、存儲空間長度等信息。變量標(biāo)簽的配置信息可根據(jù)模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的具體通信內(nèi)容確定，每個數(shù)據(jù)項都可以定義一個對應(yīng)的變量標(biāo)簽。然后，計算變量標(biāo)簽表的存儲空間，并在模型服務(wù)器上創(chuàng)建一個大小合適的共享內(nèi)存塊，將從配置文件中解析出的變量標(biāo)簽表存放到該共享內(nèi)存中。每個變量標(biāo)簽信息保存為一條記錄，其包括以下字段變量名、變量類型、存儲空間長度、變量值、實際長度、時間戳，如圖2所示。具體通信過程是這樣
操作人員在Web監(jiān)控畫面上輸入模型參數(shù)并確認(rèn)后(如圖3)，觸發(fā)提交操作處理先將輸入?yún)?shù)所對應(yīng)的變量標(biāo)簽的名稱及其變量值組裝成XML格式的字符串，并調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串(如圖4)提交到服務(wù)器上的WebService。在WebService程序的接口函數(shù)實現(xiàn)中，解析該XML字符串，得到其所包含的變量標(biāo)簽的名稱及變量值。然后，打開共享內(nèi)存對象，并等待互斥體以獨占訪問該共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表，將包含輸入?yún)?shù)的變量值寫入相應(yīng)變量標(biāo)簽，并修改時間戳，如圖5所示。最后，關(guān)閉共享內(nèi)存對象并釋放互斥體。模型服務(wù)器上的進程在設(shè)定計算之前，先打開共享內(nèi)存對象，并等待互斥體以獨占訪問該共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表，讀取相應(yīng)變量標(biāo)簽，即可獲得操作人員輸入的最新模型參數(shù)，比如通過讀取變量標(biāo)簽Res可獲得新輸入的壓下率值為25%。讀取完畢后關(guān)閉共享內(nèi)存對象并釋放互斥體。模型服務(wù)器上的進程在設(shè)定計算結(jié)束后，再次打開共享內(nèi)存對象，并等待互斥體以獨占訪問該共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表，然后將所需要發(fā)布到HMI上的數(shù)據(jù)內(nèi)容通過相應(yīng)的變量標(biāo)簽寫入共享內(nèi)存中，并更新時間戳，如圖6所示。更新完畢后關(guān)閉共享內(nèi)存對象并釋放互斥體。另一方面，Web監(jiān)控畫面定周期(比如Is)執(zhí)行HMI更新顯示操作。在該操作處理函數(shù)中，將所需要在畫面上顯示的數(shù)據(jù)內(nèi)容所對應(yīng)的變量標(biāo)簽名稱以及其時間戳組裝成XML格式的字符串(若為首次執(zhí)行，時間戳設(shè)為0)，然后調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串(如圖7)提交到服務(wù)器上的WebService。在WebService程序中，解析該XML字符串，得到所述變量標(biāo)簽的名稱和時間戳。然后，打開共享內(nèi)存對象，并等待互斥體以獨占訪問該共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表，讀取上述變量標(biāo)簽。如果共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽時間戳要比Web監(jiān)控畫面提交的時間戳新，則表示這些變量標(biāo)簽的值已經(jīng)被修改過了，因此需要將這些變量標(biāo)簽信息添加到作為返回值的XML字符串中(如圖8)。讀取完畢后關(guān)閉共享內(nèi)存對象并釋放互斥體。最后，通過WebService接口函數(shù)的返回值將該XML字符串送到Web監(jiān)控畫面， Web監(jiān)控畫面解析該XML字符串返回值并更新本地的變量標(biāo)簽信息，這樣，模型進程所發(fā)布的設(shè)定結(jié)果內(nèi)容就顯示到了監(jiān)控畫面上，如圖9所示。以上所述是本發(fā)明一種較優(yōu)的實施方式，顯然還可以有很多變形和改進，只要沒有脫離本發(fā)明的原理，都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于采用變量標(biāo)簽方式和通用的WebService接口，其步驟包括 1)在模型系統(tǒng)服務(wù)器上建立共享內(nèi)存塊并加載變量標(biāo)簽表； 2)Web監(jiān)控畫面通過模型系統(tǒng)服務(wù)器上的WebService接口將新的輸入?yún)?shù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表； 3)所述模型系統(tǒng)服務(wù)器上的進程在每次設(shè)定計算之前，讀取共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表以獲取最新的輸入?yún)?shù)； 4)所述模型系統(tǒng)服務(wù)器上的進程在設(shè)定計算完成后，將新的顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表； 5)所述Web監(jiān)控畫面周期調(diào)用模型服務(wù)器上的WebService接口，讀取共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表以獲取最新值并更新顯示。
2.2、根據(jù)權(quán)利要求I所述的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟I)所述的建立共享內(nèi)存塊并加載變量標(biāo)簽表的具體步驟如下 I. I)讀取變量標(biāo)簽表配置文件； I. 2)根據(jù)變量標(biāo)簽數(shù)量確定共享內(nèi)存空間大??； I. 3)創(chuàng)建共享內(nèi)存對象，并加載變量標(biāo)簽表信息，所述變量標(biāo)簽表信息包括變量名、變量類型、存儲空間長度、變量值、實際長度、時間戳； 1.4)創(chuàng)建并初始用于讀寫操作同步的互斥體對象。
3.3、根據(jù)權(quán)利要求I所述的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于,步驟2)所述的Web監(jiān)控畫面調(diào)用WebService接口將新的輸入?yún)?shù)寫入共享內(nèi)存中的變量標(biāo)簽表的具體步驟如下 2.I)將輸入?yún)?shù)所對應(yīng)的變量標(biāo)簽的名稱和變量值組裝成XML格式的字符串； 2.2)調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串提交到服務(wù)器上的WebService ； 2.3)在WebService中，解析XML字符串得到所述變量標(biāo)簽的名稱和變量值； 2.4)在WebService中，將所述變量標(biāo)簽的變量值互斥地寫入共享內(nèi)存中的相應(yīng)變量標(biāo)簽。
4.4、根據(jù)權(quán)利要求I所述的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟4)所述的將新的顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)寫入相應(yīng)變量標(biāo)簽時，除了更新變量值和實際長度之外，還需要將其時間戳更新為當(dāng)前系統(tǒng)時間。
5.5、根據(jù)權(quán)利要求I所述的模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟5)所述的Web監(jiān)控畫面調(diào)用WebService接口獲取共享內(nèi)存中的最新變量值的具體步驟如下 .5.I)若為首次執(zhí)行，將保存在監(jiān)控畫面本地的變量標(biāo)簽時間戳初始化為O ; .5.2)將需要讀取的所有變量標(biāo)簽的名稱和時間戳組裝成XML格式的字符串； .5.3)調(diào)用通用接口函數(shù)將該XML字符串提交到服務(wù)器上的WebService ； .5.4)在WebService中，解析XML字符串得到所述變量標(biāo)簽的名稱和時間戳； .5.5)在WebService中，從共享內(nèi)存中互斥地讀取Web監(jiān)控畫面所提交的每個變量標(biāo)簽; .5.6)如果所述的變量標(biāo)簽的當(dāng)前時間戳比Web監(jiān)控畫面所提交的時間戳新，則將該變量標(biāo)簽信息添加到作為返回值的XML字符串中；.5.7)通過WebService接口函數(shù)的返回值將該XML字符串送到Web監(jiān)控畫面； . 5.8) Web監(jiān)控畫面解析該XML字符串返回值，更新本地的變量標(biāo)簽信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模型系統(tǒng)與Web監(jiān)控畫面的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)方法，本發(fā)明方法主要特征在于包括以下步驟1)在模型服務(wù)器上建立共享內(nèi)存塊并加載變量標(biāo)簽表；2)Web監(jiān)控畫面通過模型服務(wù)器上的WebService接口將新的輸入?yún)?shù)寫入共享內(nèi)存中的相應(yīng)變量標(biāo)簽；3)模型進程在每次設(shè)定計算前，都需讀取共享內(nèi)存的變量標(biāo)簽表以獲取最新的輸入?yún)?shù)；4)模型進程在設(shè)定計算完成后，將新的顯示內(nèi)容數(shù)據(jù)寫入共享內(nèi)存中的相應(yīng)變量標(biāo)簽；5)Web監(jiān)控畫面周期調(diào)用模型服務(wù)器上的WebService接口，從共享內(nèi)存中讀取變量標(biāo)簽的最新值并更新顯示。本發(fā)明方法易于實現(xiàn)、靈活通用、穩(wěn)定可靠，適用于一般工業(yè)過程自動化系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/048GK102929186SQ20121034314
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者宋勇, 藺鳳琴, 殷實, 荊豐偉 申請人:北京科技大學(xué)