-- 作者：wangxinxin
-- 發(fā)布時間：2010-12-9 14:04:37
-- 人機界面的死機現(xiàn)象及處理辦法
DCS死機現(xiàn)象有兩種：人機界面死機、控制器死機。前者比后者損失要小。控制器死機是I/O卡件安排太多或存儲器容量不夠，一旦控制器程序運行到某一位置，就停留在該位置，程序不再往下走，即使重啟也無濟于事。
人機界面（主要是操作站）死機現(xiàn)象所有DCS都不同程度地存在，只是頻繁程度不同。另外與DCS使用時間長短有關(guān)。因硬件引起的死機，顯示不再能恢復。如操作站電源電壓偏低，很容易使操作站死機。由于軟件和通信連線的速率選擇不合適引起的死機現(xiàn)象經(jīng)一段時間仍能恢復。操作站操作系統(tǒng)與監(jiān)控軟件磨合不好也能引起死機，對此維護人員毫無辦法，稱為原發(fā)性死機。由于某些配置不合理引發(fā)網(wǎng)絡(luò)堵塞、內(nèi)存太小等原因造成的死機，過幾分鐘后自己能恢復。
一、DCS人機界面的死機現(xiàn)象
近來，由于MIS系統(tǒng)需從DCS中讀取生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)中接進動態(tài)數(shù)據(jù)服務器，有的采用DDE方式，在讀取數(shù)據(jù)較多情況下（如3000點），由于DDE消耗資源較多，網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象就變得十分頻繁，并使得各種人機界面的節(jié)點死機現(xiàn)象變得嚴重。
網(wǎng)絡(luò)堵塞現(xiàn)象的嚴重程度與多種因素相關(guān)。從操作站取數(shù)據(jù)，采用DDE方式，如果取的數(shù)據(jù)在500點以下，問題還不算太大。如果取幾千點數(shù)據(jù)，操作站死機幾乎是必然的。如果把節(jié)點連到DCS的通信網(wǎng)絡(luò)上，從網(wǎng)絡(luò)接口取數(shù)據(jù)，情況要好一些。
控制器把數(shù)據(jù)送到接口，人機界面從網(wǎng)絡(luò)接口讀取數(shù)據(jù)應遵守網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)有環(huán)型和總線型兩種，總線網(wǎng)絡(luò)在邏輯上也是環(huán)型的。星型網(wǎng)絡(luò)只用于小系統(tǒng)（100個I/O點內(nèi)）。常用通信協(xié)議是廣播式，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點只要把數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)上，它就要不斷廣播數(shù)據(jù)，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點就接收數(shù)據(jù)。廣播式協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)除這種方式外，還有一種方式：一個節(jié)點向網(wǎng)上其他節(jié)點問詢數(shù)據(jù)，如其他節(jié)點沒有，它就反復進行問詢直至讀取到這個數(shù)據(jù)。如果網(wǎng)絡(luò)上根本沒有這個數(shù)據(jù)，就會造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。
為使運行人員熟練DCS操作站的操作，可采用仿真系統(tǒng)，了解DCS的鍵盤，以減少誤操作引起死機；也可了解操作站死機情況。
在DCS運行時間較長的情況下，組態(tài)只加不減，有一部分組態(tài)實際上已沒有與真正的I/O點相連，與控制無關(guān)。在工程師站的用戶應用程序中有這樣的I/O點。動態(tài)數(shù)據(jù)服務器接入時，欲將DCS上所有數(shù)據(jù)點都讀上去，因其中有大量數(shù)據(jù)點無效而造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，所以人機界面就發(fā)生死機。這時可用逆向工程師站讀取控制器中的組態(tài)，與正向工程師站的內(nèi)容進行比較，刪除無效點，就可避免網(wǎng)絡(luò)堵塞。
另一個應注意問題是在接入動態(tài)數(shù)據(jù)服務器時，應檢查所有接口的軟件版本是否一致，否則會影響數(shù)據(jù)傳遞。
解決網(wǎng)絡(luò)堵塞的第三種方法是：如果采用例外報告方式，可加大例外報告區(qū)域以減少網(wǎng)絡(luò)通信量。例外報告是指現(xiàn)場某點只在發(fā)生變化時把數(shù)據(jù)送到網(wǎng)絡(luò)上。為防止點已壞而人機界面未知的情況，即使點不變化，超過一段時間也要報告。為減少網(wǎng)絡(luò)上的通信量，把例外報告的兩個參數(shù)都適當加大，也能達到減少數(shù)據(jù)量的目的。
最近推出的通用操作站多采用WindowsNT/2000操作系統(tǒng)，監(jiān)控軟件也通用，如FIX、InTouch等。由于軟件銷售量大，存在問題較少，通用操作站開放性好，死機現(xiàn)象大大減少。如果驅(qū)動軟件不太好，也會引起死機。重要的是，它無論維護成本、備件采購都不受DCS制造廠家的限制。但為防黑客、病毒侵入，防火墻不可缺少。
二、C/S結(jié)構(gòu)的人機界面的死機現(xiàn)象
1. C/S結(jié)構(gòu)
DCS人機界面采用普通PC、Windows操作系統(tǒng)以后，為增加人機界面數(shù)量，采用C/S結(jié)構(gòu)，只要控制器上通過接口與服務器相連，服務器和客戶機上使用網(wǎng)絡(luò)接口適配器用電纜連接，就成為C/S結(jié)構(gòu)。
客戶機共享服務器的資源。服務器通常安裝在安全場所，保存DCS控制器送來的最有價值的現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
作為服務器的計算機可能同時為幾臺或十幾臺客戶機服務，所以服務器須要具有比客戶機更快的處理器、較大的內(nèi)存和更大的存儲空間。
客戶機是標準的PC運行Windows操作系統(tǒng)，僅與服務器通信，不和其他客戶機通信，有自備軟件包。在作DCS操作站時，服務器和客戶機可運行同一監(jiān)控軟件，以便共享服務器資源。兩者所裝軟件的區(qū)別是服務器應有DCS控制器驅(qū)動軟件而客戶機不需要。
還有一種情況是，在服務器監(jiān)控軟件上安裝OPC服務器，在客戶機監(jiān)控軟件上安裝OPC Client，客戶機就可訪問服務器。如在服務器上不需用圖形方式觀察現(xiàn)場設(shè)備運行情況，在服務器上也可不安監(jiān)控軟件，而只安OPC服務器，只是在查找故障時，才需要顯示器。
采用C/S結(jié)構(gòu)可節(jié)省DCS昂貴的網(wǎng)絡(luò)專用接口。為系統(tǒng)可靠運行，采用雙服務器冗余運行，這就是雙機雙網(wǎng)。一個系統(tǒng)最多用到兩個專用接口。
最終用戶反映，采用多個接口的多主站結(jié)構(gòu)較好，原因是服務器和客戶機安排不合適容易死機。如INFI90的Conductor NT和Honeywell的GUS在版本較低情況下都容易死機。
2. C/S結(jié)構(gòu)死機現(xiàn)象的產(chǎn)生
C/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的兩種硬件，通常稱為客戶PC和服務器。客戶PC在中央控制室，而服務器放在安全的地方。DCS操作站死機的原因錯綜復雜。本文僅限于分析由于采用C/S結(jié)構(gòu)引起的死機原因，有兩種情況：
控制器、服務器和客戶機三者之間的連接有兩種情況：一是DCS控制器有以太網(wǎng)接口，三者用以太網(wǎng)交換機來連接。交換機有多種端口，每個端口數(shù)據(jù)傳輸速率可以不等。端口數(shù)量由連接的計算機臺數(shù)決定。交換機主要指標是背板寬度和存儲器大小。如果采用以太網(wǎng)電纜如10BASE、100BASE等的速率都可傳輸，如采用5類線只能是10BASE。在圖2以太網(wǎng)的連接是星型。使用離散的
電纜將每臺計算機連接到中央連接點，通常稱為網(wǎng)絡(luò)集線器。每臺計算機使用獨立電纜，連接失敗只影響有關(guān)的單臺計算機，其他計算機可繼續(xù)運行。如果各臺機器適配器速率相同，以太網(wǎng)星型連接通常使用10BaseT電纜。
控制器把信息送給服務器，客戶機從服務器讀寫數(shù)據(jù)，由于客戶機數(shù)量較多，如果它們之間采用一樣的連線就可能死機。各臺客戶機從服務器讀取的數(shù)據(jù)可以一樣，也可以不一樣。也可以是所有客戶機顯示內(nèi)容一樣，多臺操作站冗余運行。每臺操作站與服務器交換的數(shù)據(jù)較多，可采用100BASE端口，服務器和控制器數(shù)據(jù)交換較少，該采用10BASE端口，客戶機之間基本不交換數(shù)據(jù)，也可采用10BASE端口。如果不這樣，很可能產(chǎn)生客戶機死機。
客戶PC和服務器的配置不合適
客戶PC的配置取決于準備使用的操作系統(tǒng)。如DOS和Windows3.1只要8MB內(nèi)存就可運轉(zhuǎn)，而Windows 9x至少要16～32MB，WindowsNT最少要32MB，最好是64MB，特別是Windows 2000，更需要64MB內(nèi)存。除內(nèi)存外對Windows2000來說，應采用更快的處理機和更大空間的硬盤。
在選用客戶PC時，雖然可以比服務器的機器差一些，但內(nèi)存一定要比上面的要求還高一些。因為機器除運轉(zhuǎn)操作系統(tǒng)以外，還要與服務器讀寫數(shù)據(jù)。
服務器的CPU和硬盤驅(qū)動器承受網(wǎng)絡(luò)上所有客戶機的服務請求。服務器需要大量存儲器，比客戶機存儲器容量要高得多才行。
最好知道主板上存儲器插槽數(shù)目和支持的最大內(nèi)存數(shù)量。檢查隨DCS服務器來的存儲器是如何配置的。單條64MB DIMM機器比用16MB模塊插滿4個插槽的機器更容易升級。
服務器最好采用支持ECC內(nèi)存的存儲器。當ECC存儲器與一個支持ECC的主板芯片組一起使用時，可糾正單個位存儲器錯誤和檢測多位存儲器錯誤。
硬盤驅(qū)動器對于服務器也很重要，連在網(wǎng)上的計算機都共享服務器文件，硬盤驅(qū)動器應耐用、可靠和適用于同時為多個用戶服務的。因此，采用SCSI硬盤驅(qū)動器較合適。SCSI驅(qū)動器有智能和較快的轉(zhuǎn)速，采用UtraWideSCSI時從驅(qū)動器到系統(tǒng)間有極高數(shù)據(jù)傳輸率。無論是IDE硬盤驅(qū)動器還是SCSI硬盤驅(qū)動器，都可采用RAID技術(shù)，能更安全地保存數(shù)據(jù)，提高服務器質(zhì)量。SCSI總線可連接多臺硬盤驅(qū)動器，采用一臺9GB的硬盤驅(qū)動器沒有9臺1GB的SCSI硬盤驅(qū)動器的效率高。
市場上有一種磁盤陣列，專為服務器設(shè)計，是一種海量存儲器產(chǎn)品。硬盤驅(qū)動器陣列可裝入大量驅(qū)動器，用磁盤鏡像或RAID提供容錯，自動將服務器數(shù)據(jù)的多個拷貝存儲到不同硬盤驅(qū)動器上。當驅(qū)動器發(fā)生故障時，所有數(shù)據(jù)依然對用戶有用。有些陣列驅(qū)動器甚至可熱交換，能在機器運行時更換故障。
服務器使用的RAID最好版本是RAID5，能為所有現(xiàn)在版本的C/S網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)所支持。RAID5數(shù)據(jù)“分析（stripes）"到多個SCSI驅(qū)動器上，使單個損壞驅(qū)動器上的內(nèi)容可以從陣列中其他驅(qū)動器的信息里重建。當一個帶熱交換驅(qū)動器和供電的服務器結(jié)合在一起時，RAID5可使服務器以接近連續(xù)的24×7正常運行。
如果DCS不是采用C/S結(jié)構(gòu)的操作站，因各個操作站互相獨立，只保存一部分數(shù)據(jù)，如果是冗余配置，可靠性已很高，就不一定采用RAID技術(shù)。
DCS操作站為文件備份，可在操作站上安裝一個SCSI磁帶驅(qū)動器。采用C/S結(jié)構(gòu)的，在服務器上最好安裝磁帶機，可把用戶組態(tài)的應用軟件拷貝在磁帶機上。操作站或服務器發(fā)生故障時，能把應用程序重新輸入。磁帶機產(chǎn)品更新也較快，1990年左右進口DCS配備的磁帶機現(xiàn)在已買不到備件或磁帶，新老磁帶機和磁帶不兼容。
S9000系統(tǒng)控制器由兩部分組成，一塊3C905卡完成模擬量控制，另一塊PLC主機LPM620-0072，主機上有以太網(wǎng)口，它在組成系統(tǒng)時，采用以太網(wǎng)連接，組成C/S結(jié)構(gòu)。以太網(wǎng)連線有兩種方式，在客戶機較多情況采用集線器連接。
如果只用1～2臺操作站和1～2臺控制器就把所有操作站、控制器連在公共電纜上，網(wǎng)上連接設(shè)備很少，也可以采用T型連接器。
服務器比客戶機包含更多驅(qū)動器，還需考慮它的電源功率和可靠性。電源很容易被忽視，如忽視電源直流輸出是否穩(wěn)定，還有噪聲、雜散信號、尖峰脈沖和浪涌。電源是最容易出故障的部件之一。電子線路采用+3.3V或5V，硬盤驅(qū)動器和風扇采用+12V電壓。
有以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)適配器，也有其他網(wǎng)絡(luò)適配器，但都不如以太網(wǎng)用得多，所以價格也高。采用以太網(wǎng)能降低DCS成本。
三、容易產(chǎn)生死機的系統(tǒng)實例
設(shè)計一個系統(tǒng)，操作站采用C/S結(jié)構(gòu)，連線如圖所示。如配置8臺操作站，2臺服務器，下位是4臺S9000控制器，需要在操作站中顯示的I/O點數(shù)為2000，控制器和服務器通過以太網(wǎng)通信。控制器、服務器和控制器的物理連線是通過16端口的集線器（SwitchHub）。16端口集線器的速率缺省值是100BASE。如果服務器和操作站的適配器是10BASE，服務器和客戶機的內(nèi)存都是64kB，系統(tǒng)運行后死機現(xiàn)象較嚴重。
圖1
把服務器的一塊適配器換成100BASE，客戶機仍采用10BASE網(wǎng)絡(luò)適配器，把服務器內(nèi)存增加到256kB、客戶機增加到128kB，情況改觀很多。
從實際情況看，服務器和操作站死機原因與服務器內(nèi)存容量關(guān)系很大。64kB的內(nèi)存是最基本的，它的內(nèi)存應該與操作站臺數(shù)有關(guān)。運行情況表明，增加一臺操作站服務器至少需要增加10～30kB內(nèi)存。服務器內(nèi)有兩塊網(wǎng)絡(luò)適配器，與控制器通信的采用10BASE，與操作站通信的采用100BASE，操作站可以采用10BASE的適配器。連線采用普通電纜。
如果服務器軟件和操作站軟件是fix，原來S9000的操作站就是采用該軟件，操作系統(tǒng)是Windows 3.2，死機情況不太嚴重。目前S9000系統(tǒng)監(jiān)控軟件是專用的，該軟件可能還有一些BUG，再加上網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存配置不太合理，死機現(xiàn)象十分嚴重。
客戶機應該組態(tài)的那一臺服務器是主服務器，另一臺是從服務器。否則，當一臺服務器發(fā)生故障時，另一臺服務器不能很好工作。如果有3服務器的話，組態(tài)更是重要。
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