在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的分級管理幾乎遍布所有較大型的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，一般都劃分為ｌｅｖｅｌ１基礎(chǔ)自動化級、ｌｅｖｅｌ２過程自動化級、ｌｅｖｅｌ３生產(chǎn)控制級。在濟南鋼鐵集團，這樣的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也是遍布整個工藝流程。雖然工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制功能強大，但也需要有好的維護以及正確實用的應(yīng)用程序來適應(yīng)。下面就是在濟鋼集團某分廠發(fā)生的一例網(wǎng)絡(luò)故障的情況。

１基本情況

２００２年１２月濟鋼集團自動化部與某分廠聯(lián)合進行了該分廠整個生產(chǎn)線的自動化控制改造，其中，改造過程很重要的一部分就是在原有的ｌｅｖｅｌ１基礎(chǔ)自動化級上，擴展ｌｅｖｅｌ２過程自動化級，由于是改造工程、同時也為了節(jié)約投資。ｌｅｖｅｌ２過程自動化級并沒有遍及整個基礎(chǔ)自動化級。作為初期目標(biāo)，在ｌｅｖｅｌ２過程自動化級上，設(shè)置了一臺服務(wù)器，另有１０臺左右的工作站，構(gòu)成了該分廠核心的生產(chǎn)管理控制中心，幾乎全部的生產(chǎn)線啟停操作、目標(biāo)設(shè)置、數(shù)據(jù)管理都由該中心完成。整個網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、實際排列順序及類型，參見圖１：

圖１網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

其中ｌｅｖｅｌ１基礎(chǔ)自動化部分：ＰＬＣ１～４為操作控制基礎(chǔ)自動化控制器，機型為Ｅ９８４－６８５，屬于此次改造僅存的未變動部分，其余全部是新增部分；ＰＬＣ５～６為基礎(chǔ)自動化一級模型運算處理控制器，機型為Ｑｕａｎｔｕｍ１４０－ＣＰＵ－４３４－１２。所有ＰＬＣ１～６之間的數(shù)據(jù)通訊都通過１Ｍｂｉｔ／ｓ的ＭＯＤＢＵＳＰＬＵＳＥ網(wǎng)絡(luò)完成。由于該網(wǎng)絡(luò)線路較長中間增設(shè)了２臺中繼器，并按布線要求，在網(wǎng)絡(luò)兩端各配備有１２０Ω的終端電阻。在ｌｅｖｅｌ２過程自動化部分設(shè)有服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲＣ１～Ｃ１０共１０臺工作站，另外ＰＬＣ５～６也起到類似網(wǎng)關(guān)作用，同時也連接在ｌｅｖｅｌ２過程自動化部分，通過交換機連接在一起。網(wǎng)絡(luò)類型為１００Ｍｂｉｔ／ｓ的以太網(wǎng)。這里舉例說明數(shù)據(jù)流向：當(dāng)Ｃ１對ＰＬＣ１的數(shù)據(jù)進行寫操作時，首先，向服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲ申請，服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲ接到申請后，將所寫內(nèi)容，通過以太網(wǎng)寫入ＰＬＣ６中相對應(yīng)的寄存器。至此２級操作即告完成。然后ＰＬＣ６中所寫內(nèi)容寄存器會按照ＰＬＣ６中的邏輯程序進行ＭＳＴＲ傳送，通過１級的ＭＯＤＢＵＳＰＬＵＳＥ網(wǎng)絡(luò)寫入ＰＬＣ１中所對應(yīng)的寄存器。從而達到Ｃ１控制ＰＬＣ１的目的。讀操作也是類似此法處理的。

２故障現(xiàn)象及原因分析

１２月１６日，該分廠改造結(jié)束，剛投入生產(chǎn)不久，突然發(fā)現(xiàn)Ｃ１～Ｃ１０上顯示的數(shù)據(jù)全部不隨現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)更新了，緊接著檢查服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲ，發(fā)現(xiàn)ＳＥＲＶＥＲ數(shù)據(jù)也不刷新。當(dāng)時，檢查人員認為ＳＥＲＶＥＲ服務(wù)不響應(yīng)了，于是重新啟動服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲ，一次重啟后，全部系統(tǒng)恢復(fù)正常。其后的１～２天里，此現(xiàn)象時斷時續(xù)又發(fā)生了多次，有時服務(wù)器ＳＥＲＶＥＲ，還需重啟兩次，才恢復(fù)正常。也就是說故障時間一般不超過３０分鐘。還有一個特點，故障從不發(fā)生在深夜，另外該現(xiàn)象也給故障排查帶來了一定困難：通訊中斷的數(shù)據(jù)處理是保持最終狀態(tài)的，很可能雖然故障發(fā)生，但由于現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)未發(fā)生改變而不易被操作者發(fā)現(xiàn)，從而忽略過去。這種現(xiàn)象的發(fā)生極大的影響了生產(chǎn)的正常運行，導(dǎo)致了多次生產(chǎn)線停機。

１２月１８日此故障再次出現(xiàn)，工作站數(shù)據(jù)標(biāo)簽與服務(wù)器數(shù)據(jù)標(biāo)簽內(nèi)容吻合，證明２級網(wǎng)絡(luò)通訊正常。服務(wù)器數(shù)據(jù)標(biāo)簽與ＰＬＣ６的寄存器數(shù)據(jù)標(biāo)簽內(nèi)容吻合。證明服務(wù)器數(shù)據(jù)交換正常。當(dāng)檢查ＰＬＣ６與ＰＬＣ２通訊時，發(fā)現(xiàn)ＰＬＣ１、ＰＬＣ２的ＭＯＤＢＵＳＰＬＵＳＥ的通訊指示燈閃爍均不正常，而ＰＬＣ６的閃爍正常。按理說ＰＬＣ６、ＰＬＣ２、ＰＬＣ１之間為柜間線，也無人接觸不該導(dǎo)致通訊中斷。經(jīng)簡單目視檢查后，沒有發(fā)現(xiàn)問題。由于ＰＬＣ１、ＰＬＣ２同處于網(wǎng)路后半段，遂認為有因素在影響整個網(wǎng)路后半段。立即前往距離約５０米外的網(wǎng)路后半段終端點－電氣值班室。經(jīng)檢查ＭＯＤＢＵＳＰＬＵＳＥ網(wǎng)絡(luò)終端電阻接線接觸不良，引起短路，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)阻抗不匹配，信號反射率上升，引起波形失真，從而影響到網(wǎng)路后半段最近的３個節(jié)點不能正常工作。重新接線后，系統(tǒng)立即恢復(fù)正常。事后詢問得知，電氣值班室這幾日一直在裝修，白天屢屢搬動設(shè)備可能就是因為設(shè)備移動導(dǎo)致終端電阻時好時壞，這也解釋了為何故障從不發(fā)生在深夜的疑問。

３改進措施

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)化工業(yè)控制在工業(yè)生產(chǎn)中處于至關(guān)重要的地位，其通訊安全理應(yīng)得到足夠的重視。一些次重要或可有可無的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點應(yīng)盡量減少或做分段處理。布線點一定要確保網(wǎng)路安全可靠。這一點尤其在總線式網(wǎng)絡(luò)上特別突出。從而在根源上減少甚至杜絕故障。除了在硬件設(shè)置上進行了重新安置，還在網(wǎng)絡(luò)故障軟件診斷上，下了很大功夫。經(jīng)過反復(fù)論證，實現(xiàn)了網(wǎng)路故障的即時診斷。即使出問題的不單單是網(wǎng)路線路，還包括電源中斷、ＣＰＵ損壞、通訊輔助設(shè)備損壞等，也能夠在極短的時間內(nèi)判斷故障點及故障范圍。具體做法如下：在ＰＬＣ１～６以及服務(wù)器分別設(shè)置一個動態(tài)變化的位寄存器和位數(shù)據(jù)標(biāo)簽，它們不斷地以１秒一次的頻率變化，由０→１再由１→０。這樣在Ｃ１～Ｃ１０上可以清楚的看到ＰＬＣ１～６以及服務(wù)器中，誰與工作站通訊中斷了。同時配合ＰＬＣ以及服務(wù)器的狀態(tài)字傳輸，可以方便的得到通訊故障原因，如果應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)還可以進行網(wǎng)絡(luò)故障的歷史記錄和查詢。