2016-10-21 16:09:10 | 人围观 | 评论:
一、DCS人机界面的死机现象
近来，由于MIS系统需从DCS中读取生产实时数据。在网络中接进动态数据服务器，有的采用DDE方式，在读取数据较多情况下（如3000点），由于DDE消耗资源较多，网络堵塞现象就变得十分频繁，并使得各种人机界面的节点死机现象变得严重。
网络堵塞现象的严重程度与多种因素相关。从操作站取数据，采用DDE方式，如果取的数据在500点以下，问题还不算太大。如果取几千点数据，操作站死机几乎是必然的。如果把节点连到DCS的通信网络上，从网络接口取数据，情况要好一些。
控制器把数据送到接口，人机界面从网络接口读取数据应遵守网络通信协议。网络物理结构有环型和总线型两种，总线网络在逻辑上也是环型的。星型网络只用于小系统（100个I/O点内）。常用通信协议是广播式，网络上的节点只要把数据送到网络上，它就要不断广播数据，需要数据的节点就接收数据。广播式协议的网络除这种方式外，还有一种方式：一个节点向网上其他节点问询数据，如其他节点没有，它就反复进行问询直至读取到这个数据。如果网络上根本没有这个数据，就会造成网络堵塞。
为使运行人员熟练DCS操作站的操作，可采用仿真系统，了解DCS的键盘，以减少误操作引起死机；也可了解操作站死机情况。
在DCS运行时间较长的情况下，组态只加不减，有一部分组态实际上已没有与真正的I/O点相连，与控制无关。在工程师站的用户应用程序中有这样的I/O点。动态数据服务器接入时，欲将DCS上所有数据点都读上去，因其中有大量数据点无效而造成网络堵塞，所以人机界面就发生死机。这时可用逆向工程师站读取控制器中的组态，与正向工程师站的内容进行比较，删除无效点，就可避免网络堵塞。
另一个应注意问题是在接入动态数据服务器时，应检查所有接口的软件版本是否一致，否则会影响数据传递。
解决网络堵塞的第三种方法是：如果采用例外报告方式，可加大例外报告区域以减少网络通信量。例外报告是指现场某点只在发生变化时把数据送到网络上。为防止点已坏而人机界面未知的情况，即使点不变化，超过一段时间也要报告。为减少网络上的通信量，把例外报告的两个参数都适当加大，也能达到减少数据量的目的。
最近推出的通用操作站多采用WINOOWsNT/2000操作系统，监控软件也通用，如FIX、InTouch等。
二、C/S结构的人机界面的死机现象
1.C/S结构
DCS人机界面采用普通PC、WINOOWs操作系统以后，为增加人机界面数量，采用C/S结构，只要控制器上通过接口与服务器相连，服务器和客户机上使用网络接口适配器用电缆连接，就成为C/S结构。
客户机共享服务器的资源。服务器通常安装在安全场所，保存DCS控制器送来的最有价值的现场生产数据。
作为服务器的计算机可能同时为几台或十几台客户机服务，所以服务器须要具有比客户机更快的处理器、较大的内存和更大的存储空间。
客户机是标准的PC运行WINOOWs操作系统，仅与服务器通信，不和其他客户机通信，有自备软件包。在作DCS操作站时，服务器和客户机可运行同一监控软件，以便共享服务器资源。两者所装软件的区别是服务器应有DCS控制器驱动软件而客户机不需要。
还有一种情况是，在服务器监控软件上安装OPC服务器，在客户机监控软件上安装OPCClient，客户机就可访问服务器。如在服务器上不需用图形方式观察现场设备运行情况，在服务器上也可不安监控软件，而只安OPC服务器，只是在查找故障时，才需要显示器。
采用C/S结构可节省DCS昂贵的网络专用接口。为系统可靠运行，采用双服务器冗余运行，这就是双机双网。一个系统最多用到两个专用接口。
最终用户反映，采用多个接口的多主站结构较好，原因是服务器和客户机安排不合适容易死机。如INFI90的ConductorNT和Honeywell的GUS在版本较低情况下都容易死机。
2.C/S结构死机现象的产生
C/S结构网络的两种硬件，通常称为客户PC和服务器。客户PC在中央控制室，而服务器放在安全的地方。DCS操作站死机的原因错综复杂。本文仅限于分析由于采用C/S结构引起的死机原因，有两种情况：
控制器、服务器和客户机三者之间的连接有两种情况：一是DCS控制器有以太网接口，三者用以太网交换机来连接。交换机有多种端口，每个端口数据传输速率可以不等。端口数量由连接的计算机台数决定。交换机主要指标是背板宽度和存储器大小。如果采用以太网电缆如10BASE、100BASE等的速率都可传输，如采用5类线只能是10BASE。在图2以太网的连接是星型。使用离散的
电缆将每台计算机连接到中央连接点，通常称为网络集线器。每台计算机使用独立电缆，连接失败只影响有关的单台计算机，其他计算机可继续运行。如果各台机器适配器速率相同，以太网星型连接通常使用10BaseT电缆。
控制器把信息送给服务器，客户机从服务器读写数据，由于客户机数量较多，如果它们之间采用一样的连线就可能死机。
客户PC和服务器的配置不合适
客户PC的配置取决于准备使用的操作系统。如DOS和WINOOWs3.1只要8MB内存就可运转，而WINOOWs9x至少要16～32MB，WINOOWsNT最少要32MB，最好是64MB，特别是WINOOWs2000，更需要64MB内存。除内存外对WINOOWs2000来说，应采用更快的处理机和更大空间的硬盘。
在选用客户PC时，虽然可以比服务器的机器差一些，但内存一定要比上面的要求还高一些。因为机器除运转操作系统以外，还要与服务器读写数据。
服务器的CPU和硬盘驱动器承受网络上所有客户机的服务请求。服务器需要大量存储器，比客户机存储器容量要高得多才行。
最好知道主板上存储器插槽数目和支持的最大内存数量。检查随DCS服务器来的存储器是如何配置的。单条64MBDIMM机器比用16MB模块插满4个插槽的机器更容易升级。
服务器最好采用支持ECC内存的存储器。当ECC存储器与一个支持ECC的主板芯片组一起使用时，可纠正单个位存储器错误和检测多位存储器错误。
硬盘驱动器对于服务器也很重要，连在网上的计算机都共享服务器文件，硬盘驱动器应耐用、可靠和适用于同时为多个用户服务的。因此，采用SCSI硬盘驱动器较合适。SCSI驱动器有智能和较快的转速，采用UtraWideSCSI时从驱动器到系统间有极高数据传输率。无论是IDE硬盘驱动器还是SCSI硬盘驱动器，都可采用RAID技术，能更安全地保存数据，提高服务器质量。SCSI总线可连接多台硬盘驱动器，采用一台9GB的硬盘驱动器没有9台1GB的SCSI硬盘驱动器的效率高。
市场上有一种磁盘阵列，专为服务器设计，是一种海量存储器产品。硬盘驱动器阵列可装入大量驱动器，用磁盘镜像或RAID提供容错，自动将服务器数据的多个拷贝存储到不同硬盘驱动器上。当驱动器发生故障时，所有数据依然对用户有用。有些阵列驱动器甚至可热交换，能在机器运行时更换故障。
服务器使用的RAID最好版本是RAID5，能为所有现在版本的C/S网络操作系统所支持。RAID5数据“分析（stripes）"到多个SCSI驱动器上，使单个损坏驱动器上的内容可以从阵列中其他驱动器的信息里重建。当一个带热交换驱动器和供电的服务器结合在一起时，RAID5可使服务器以接近连续的24×7正常运行。
如果DCS不是采用C/S结构的操作站，因各个操作站互相独立，只保存一部分数据，如果是冗余配置，可靠性已很高，就不一定采用RAID技术。
DCS操作站为文件备份，可在操作站上安装一个SCSI磁带驱动器。采用C/S结构的，在服务器上最好安装磁带机，可把用户组态的应用软件拷贝在磁带机上。
S9000系统控制器由两部分组成，一块3C905卡完成模拟量控制，另一块plc主机LPM620-0072，主机上有以太网口，它在组成系统时，采用以太网连接，组成C/S结构。以太网连线有两种方式，在客户机较多情况采用集线器连接。
如果只用1～2台操作站和1～2台控制器就把所有操作站、控制器连在公共电缆上，网上连接设备很少，也可以采用T型连接器。
服务器比客户机包含更多驱动器，还需考虑它的电源功率和可靠性。电源很容易被忽视，如忽视电源直流输出是否稳定，还有噪声、杂散信号、尖峰脉冲和浪涌。电源是最容易出故障的部件之一。电子线路采用+3.3V或5V，硬盘驱动器和风扇采用+12V电压。
有以太网的网络适配器，也有其他网络适配器，但都不如以太网用得多，所以价格也高。采用以太网能降低DCS成本。
三、容易产生死机的系统实例
设计一个系统，操作站采用C/S结构，连线如图所示。如配置8台操作站，2台服务器，下位是4台S9000控制器，需要在操作站中显示的I/O点数为2000，控制器和服务器通过以太网通信。控制器、服务器和控制器的物理连线是通过16端口的集线器（SwitchHub）。16端口集线器的速率缺省值是100BASE。如果服务器和操作站的适配器是10BASE，服务器和客户机的内存都是64kB，系统运行后死机现象较严重。
把服务器的一块适配器换成100BASE，客户机仍采用10BASE网络适配器，把服务器内存增加到256kB、客户机增加到128kB，情况改观很多。
从实际情况看，服务器和操作站死机原因与服务器内存容量关系很大。64kB的内存是最基本的，它的内存应该与操作站台数有关。运行情况表明，增加一台操作站服务器至少需要增加10～30kB内存。服务器内有两块网络适配器，与控制器通信的采用10BASE，与操作站通信的采用100BASE，操作站可以采用10BASE的适配器。连线采用普通电缆。
如果服务器软件和操作站软件是fix，原来S9000的操作站就是采用该软件，操作系统是WINOOWs3.2，死机情况不太严重。目前S9000系统监控软件是专用的，该软件可能还有一些BUG，再加上网络、内存配置不太合理，死机现象十分严重。
客户机应该组态的那一台服务器是主服务器，另一台是从服务器。否则，当一台服务器发生故障时，另一台服务器不能很好工作。如果有3服务器的话，组态更是重要。
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