冗余技术在蠕变试验机上的应用

陈庆峰，宫志清，陈　南

(1.长春机械科学研究院有限公司，吉林 长春 130103；2.吉林省鹏程电器消防设备有限公司，吉林 长春 130062)

冗余技术在蠕变试验机上的应用

陈庆峰1，宫志清2，陈南1

(1.长春机械科学研究院有限公司，吉林 长春 130103；2.吉林省鹏程电器消防设备有限公司，吉林 长春 130062)

摘要：着重论述了冗余技术在蠕变试验机上的应用，详细阐述了蠕变试验机冗余控制系统的软件设计。经过长时试验验证，冗余控制系统性能稳定，符合蠕变试验要求。

关键词：冗余；长时；稳定性；试验机

1引言

由于金属材料高温蠕变及持久试验所需时间较长，短时上百小时，长时则几个月甚至几年，这就要求蠕变试验机的控制系统必须可靠、连续运行。如果控制系统出现故障，则会丢失试验数据甚至导致试验失败。为此，蠕变试验机的控制系统应用冗余技术是十分必要的。

2冗余技术

冗余技术又称储备技术，是利用系统的并联模型来提高系统可靠性的一种手段。冗余分为工作冗余和后备冗余。

工作冗余：是一种两个或两个以上的单元并行工作的并联模型。平时，由各处单元平均负担工作，因此工作能力有冗余。

后备冗余：平时只需一个单元工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。

3冗余控制系统的结构

在蠕变试验机的控制系统中采用后备冗余方式。当主控计算机工作正常时，主控计算机通过冗余控制网络控制设备和采集数据，通过数据备份网络给备用控制计算机发送试验数据。当主控计算机发生故障无法控制和采集试验数据时，备用控制计算机自动接管控制权，控制试验和采集试验数据，从而保证了控制系统的安全、可靠。由上位机和下位机组成的系统如图1所示。

图1　冗余控制系统结构

4软件设计

蠕变试验机的冗余控制系统在设计上分为冗余设置、备份数据和主备计算机自动切换3个模块。

4.1冗余设置

冗余设置界面如图2所示。

图2　 冗余设置界面

(1)设置控制类型

设置计算机的控制类型是主控计算机还是备用计算机。

(2)数据备份网络的IP设置

主控计算机IP=192.168.1.10，备用主控机IP=192.168.1.20。主控计算机和备用计算机的IP设置为同一个网段即可，这样就组成了一个数据备份网络。通过这个网络，主控计算机可以把试验数据发送给备用计算机。冗余控制网络IP不用设置，软件固定设置为一个网段，防止误操作修改后不能控制试验和接收数据。

(3)数据保存路径

试验数据保存在本地计算机上的路径。

(4)网络状态

主控计算机和备用计算机实时通信，并且把各自的网络状态通知对方。根据对方的网络状态，主控计算机判断是否发送备份数据，备用计算机判断是否切换接管控制权。

(5)手动发送文件

该功能是主控计算机的功能，主控计算机把本机的文件手动发送到备用计算机中。

(6)自动发送文件

该功能是主控计算机的功能，主控计算机把本机的数据文件按照一定的时间间隔自动发送到备用计算机中。

(7)连接主控计算机

该功能是备用计算机的功能，备用计算机的网络参数设置完毕后并且主控计算机已经设置完毕，可以单击该按钮连接主控计算机。这样，主控计算机和备用计算机就建立了通信网络。

冗余控制网络中用到的函数封装在动态库中。主控计算机网络设置的主要代码如下：

′冗余网络初始化

Call NDS_Init

′设置为主控计算机控制权

Call NDS_StartServer

′设置发送文件路径

Call NDS_SetSendPath(strDirSave)

备用计算机网络设置的主要代码如下：

′冗余网络初始化

Call NDS_Init

′连接主控计算机

Call NDS_Connect(0,strServerIP(0))

′设置接收文件路径

Call NDS_SetRecvPath(strDirSave)

4.2备份数据

主控计算机和备用计算机建立了通信网络后，主控计算机就可以把本机的数据文件按照一定的时间间隔自动发送到备用计算机中。

发送文件的代码为Call NDS_SendFile(strFileName,intID(0))，其中，strFileName变量为文件名，intID(0)为备用计算机的IP地址。

4.3主备计算机自动切换

备用计算机实时接收主控计算机的网络状态，当接收到主控计算机退出的信息或者一定时间不能接收主控计算机的状态后，备用计算机切换接管控制权。

该部分的主要代码为：

′断开与主控计算机的连接，intID(0)为主控计

算机的IP

Call NDS_CloseConnect(intID(0))

′释放资源

Call NDS_DestroyOBJ

′冗余网络初始化

Call NDS_Init

′接管控制权

Call NDS_StartServer

′设置发送文件路径

Call NDS_SetSendPath(strDirSave)

5总结

在蠕变试验机的控制系统设计中，通过应用冗余技术，实现了主备计算机控制的自动切换，满足了蠕变试验的长时性要求，并且保证了试验数据的安全。经过长时试验验证，蠕变试验机的冗余控制系统稳定可靠，具有较高的性价比。

参考文献

[1]张锐，潘泽友.冗余技术在分布式控制系统中的应用研究[J].微计算机信息,2007,23(11):35-37.

[2]陈欢.冗余技术在网络故障管理中的应用[J].福建商业高等专科学校学报，2012,(2):96-100.

[3]白杉杉.多冗余时间服务终端的研制[D].中国科学院研究生院,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

[作者简介]陈庆峰(1976—)，男，本科学历，高级工程师，主要研究方向：计算机控制系统设计与研发。 陈吉龙(1988—)，男，助理工程师，主要研究方向：转向器和传动轴装配线。

中图分类号：TH87

文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1674-3407.2016.01.022