基于核电厂DCS平台软件实现多端口TCP通信的方法与流程

基于核电厂dcs平台软件实现多端口tcp通信的方法
技术领域
1.本发明属于核电厂dcs系统控制技术领域，具体涉及一种基于核电厂dcs平台单进程软件实现多端口tcp通信的软件方案设计。


背景技术：

2.在核电厂dcs系统(distributed control system，分散控制系统)控制领域广泛使用tcp协议(transmission control protocol，传输控制协议)，把它作为传输层通信协议标准。核电厂dcs平台软件是安全攸关的，要求软件具有高安全性和高可靠性。通常使用单进程、定周期和不带操作系统的软件来提高软件的稳健性，软件周期性的循环调度各个任务，同时也预先设置了软件的各任务执行时间，若某个任务的执行时间超过了预设时间或者整个软件运行周期超时，则软件会出现超时故障。
3.在当前核电厂dcs平台中软件实现方式为以下两种方式：一、软件在一个周期内依次轮询处理每个端口；二、将端口排序，软件按该顺序每周期处理一个端口，重复多个周期，直到所有的端口完成处理。
4.由于所设计的核电厂dcs系统软件具有单进程、定周期、定任务时间等特点，其软件运行过程中处理tcp通信任务的时间是固定的，若采用上述方式二，每周期处理一个端口，则会造成tcp任务时间内产生过多空余时间。
5.软件采用的是定周期、定任务时间的方式，若采用方式一每周期依次循环处理每一个端口，则软件设计人员在开发软件初期就必须考虑超时问题，由于核电厂dcs平台对每个设备模块周期时间都有要求，这就限制了tcp处理时间不能设置太长，还必须兼顾其它任务时间的设置。而且如果硬件设备升级增加了端口，软件可能会报超时故障。


技术实现要素：

6.在此，针对核电厂dcs系统软件多端口tcp任务处理需求，本发明创造性地提出了一种全新的单进程软件实现多端口tcp通信的软件方案实现方式，该方案的实现方式为在软件周期运行过程中，根据tcp响应时间以及软件tcp任务时间要求，在一个周期内，自动分配处理一个或多个端口。
7.为达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：
8.基于核电厂dcs平台软件实现多端口tcp通信的方法，实施以下步骤：1)确认核电厂dcs平台软件设备对外开放tcp端口个数，并对端口进行依次排序；2)测试tcp任务处理段所需时间；3)对tcp端口进行分组，并分周期按指定顺序处理。
9.进一步地，核电厂dcs平台的单进程软件处理多端口tcp通信时，首先确定软件设备对外开放tcp端口个数，然后对端口号进行排序。
10.进一步地，软件现有对外开放端口为a,b,c,d,e,f，依次进行排序a为1，b为2，
……
，f为6。
11.进一步地，测试通信过程中，安全级dcs系统软件tcp处理任务实际耗时，其运行完
成三次握手并建立tcp连接通道。
12.进一步地，当设备第一次接收到过程数据时计时t1，当完成任务时计时t2，二者之差便是tcp处理任务实际耗时t’；软件tcp处理过程分配时间为t。
13.进一步地，当时间测试完成之后则进行逻辑运算，计算软件tcp任务处理过程最大处理端口个数，计算方法为软件tcp任务分配时间t除以实际耗时t’取整。
14.进一步地，在实际运用过程中，考虑到通信数据量大小对处理任务实际耗时的影响，t’的取值为t’＝t’ t，t的大小根据实际耗时t’的值取值。
15.进一步地，计算t/t’的值为3，则端口a,b,c,d,e,f，分为两组，需要两个周期处理完所有端口，其中，端口a,b,c为第一组，d,e,f为第二组，每个周期处理一组端口，并在本周期时间内依次轮询该组的每一个端口。
16.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于核电厂dcs平台软件实现多端口tcp通信的方法。
17.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现上述的基于核电厂dcs平台软件实现多端口tcp通信的方法。
18.综上所述，本文提出的方式与已有的方式一和方式二相比具有如下优势：
19.(1)提升核电厂dcs系统软件处理效率
20.由于所设计的核电厂dcs系统软件具有单进程、定周期、定任务时间等特点，其软件运行过程中处理tcp通信任务的时间是固定的，若采用上述方式二，每周期处理一个端口，则会造成tcp任务时间内产生过多空余时间。例如，如图3所示为本发明提出的多端口处理方法和方式二的对比，其中，软件tcp任务处理时间t1，tcp处理响应时间t2，假如t1》＝t2，软件运行于大于两个端口的设备。由此可见，在tcp任务处理时间与tcp响应时间在满足一定关系时，一个周期只处理一个端口的方式显然不合适，这种情况使用多端口处理方式大大减少了空余时间，提升处理效率。
21.(2)提升软件维护性和可移植性
22.软件采用的是定周期、定任务时间的方式，若采用方式一每周期依次循环处理每一个端口，则软件设计人员在开发软件初期就必须考虑超时问题，由于核电厂dcs平台对每个设备模块周期时间都有要求，这就限制了tcp处理时间不能设置太长，还必须兼顾其它任务时间的设置。而且如果硬件设备升级增加了端口，软件可能会报超时故障，若使用多端口处理方式则可以有效解决此问题。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
24.图1是软件处理过程图。
25.图2是软件端口分组处理过程图。
26.图3是处理效率提升对比图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作的原理和特征等做进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明保护范围的限定。
28.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
29.下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或实施例。为简化公开内容，下面描述了各特征存在的一个或多个排列的具体实施例，但所举实施例不作为对本说明书的限定,在说明书中随后记载的第一特征与第二特征连接，即可以包括直接联系的实施方式，也可以包括形成附加特征的实施方式，进一步的，也包括采用一个或多个其他介入特征使第一特征和第二特征彼此间接连接或结合，从而第一特征和第二特征可以不直接联系。
30.本说明书中使用的术语是考虑到关于本公开的功能而在本领域中当前广泛使用的那些通用术语，但是这些术语可以根据本领域普通技术人员的意图、先例或本领域新技术而变化。此外，特定术语可以由申请人选择，并且在这种情况下，其详细含义将在本公开的详细描述中描述。因此，说明书中使用的术语不应理解为简单的名称，而是基于术语的含义和本公开的总体描述。
31.本说明书中使用了流程图或文字来说明根据本技术的实施例所执行的操作步骤。应当理解的是，本技术实施例中的操作步骤不一定按照记载顺序来精确地执行。相反，根据需要，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
32.由于核电厂dcs系统软件具有单进程、定周期、定任务时间等特点，使tcp任务时间内存在大量的空闲时间，由此造成软件处理效率低，并且当前软件的处理方式不利于软件维护和移植，针对此问题，提出了一种基于核电厂dcs平台单进程软件实现多端口tcp通信的软件方案设计，提高了核电厂dcs软件的处理效率。具体提供如下实施方式：
33.实施例
34.本实施例提供了一种基于核电厂dcs平台单进程软件实现多端口tcp通信的软件方案设计。提高了核电厂dcs平台软件多端口tcp通信软件的处理效率。实现本发明需要完成的工作主要包括以下三个部分，1)实现函数接口用于确认端口个数，并对端口进行排序；2)实现函数接口用于测试tcp任务处理段时间；3)实现函数接口用于对端口进行分组并指定处理顺序。
35.具体步骤说明如下：
36.1)核电厂dcs平台的单进程软件处理多端口tcp通信时，首先要确定核电厂dcs平台软件设备对外开放tcp端口个数，然后对端口号进行排序，例如，软件现有对外开放端口为a,b,c,d,e,f，依次进行排序a为1，b为2,
……
，f为6；
37.2)测试通信过程中，安全级dcs系统软件tcp处理任务实际耗时，其运行完成三次握手并建立tcp连接通道，当设备第一次接收到过程数据时计时t1，当完成任务时计时t2，二者之差便是tcp处理任务实际耗时t’。软件tcp处理过程分配时间为t。tcp任务处理过程
如图1；
38.3)当时间测试完成之后则进行逻辑运算，计算软件tcp任务处理过程最大处理端口个数，计算方法为软件tcp任务分配时间t除以实际耗时t’取整。在实际运用过程中，考虑到通信数据量大小对处理任务实际耗时的影响，t’的取值为t’＝t’ t，t的大小根据实际耗时t’的值取一个合理的值。例如，计算t/t’的值为3，则端口a,b,c,d,e,f,可分为两组，需要两个周期处理完所有端口，其中，端口a,b,c为第一组，d,e,f为第二组，每个周期处理一组端口，并在本周期时间内依次轮询该组的每一个端口。处理过程如图2。
39.本实施例提出的方式与已有的方式一和方式二相比具有如下优势：
40.(1)提升核电厂dcs系统软件处理效率
41.由于所设计的核电厂dcs系统软件具有单进程、定周期、定任务时间等特点，其软件运行过程中处理tcp通信任务的时间是固定的，若采用上述方式二，每周期处理一个端口，则会造成tcp任务时间内产生过多空余时间。例如，如图3所示为本发明提出的多端口处理方法和方式二的对比，其中，软件tcp任务处理时间t1，tcp处理响应时间t2，假如t1》＝t2，软件运行于大于两个端口的设备。由此可见，在tcp任务处理时间与tcp响应时间在满足一定关系时，一个周期只处理一个端口的方式显然不合适，这种情况使用多端口处理方式大大减少了空余时间，提升处理效率。
42.(2)提升软件维护性和可移植性
43.软件采用的是定周期、定任务时间的方式，若采用方式一每周期依次循环处理每一个端口，则软件设计人员在开发软件初期就必须考虑超时问题，由于核电厂dcs平台对每个设备模块周期时间都有要求，这就限制了tcp处理时间不能设置太长，还必须兼顾其它任务时间的设置。而且如果硬件设备升级增加了端口，软件可能会报超时故障，若使用多端口处理方式则可以有效解决此问题。
44.本发明所提出的单进程软件实现多端口tcp通信的软件方案，减少了软件的空闲任务时间，提高了核电厂dcs软件的处理效率。本发明设计的一种基于核安全级dcs平台的单进程程序处理多端口tcp通信软件方案，具有良好的扩展性和可维护性。
45.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
46.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
47.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
48.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
49.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。