SLC斷網(wǎng)原因分析及解決措施汪貴明原稿

1、SLC505斷網(wǎng)原因分析及解決措施 汪貴明（酒鋼(集團(tuán))宏興鋼鐵股份有限責(zé)任公司，甘肅嘉峪關(guān)，735100）摘 要：本文依據(jù)酒鋼生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集中SLC505頻繁斷網(wǎng)的實(shí)際案例，分析了工業(yè)以太網(wǎng)與IT信息網(wǎng)對接過程中PLC斷網(wǎng)的原因，提供了解決方法及措施。關(guān)鍵詞：SLC505；工業(yè)以太網(wǎng)；IT信息網(wǎng)；斷網(wǎng)Cause analysis and solving measures of SLC505Wang Gui Ming(Jiuquan Hongxing iron and steel (Group) Co. Ltd,Jiayuguan Gansu,735100)Abstract: Based on

2、the actual case of SLC505 in the production data acquisition of, this paper analyzes the causes of PLC in the process of industrial Ethernet and IT information network, and provides the solution and measures. Key Words:SLC505; industrial Ethernet; IT information network 1 前言酒鋼骨干網(wǎng)投用10年來，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，骨干網(wǎng)

3、絡(luò)也相應(yīng)進(jìn)行了擴(kuò)展，由于接入終端地理位置點(diǎn)多面廣，樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層層級聯(lián)；同時(shí)，隨著酒鋼Intranet OA辦公系統(tǒng)、ERP、SAP、設(shè)備管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理、物料管理、工業(yè)視頻監(jiān)控等諸多應(yīng)用系統(tǒng)的投用，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量大幅增加。這種多應(yīng)用匯集不光給網(wǎng)絡(luò)維護(hù)增加了故障點(diǎn)，而且給接入Intranet的PLC系統(tǒng)帶來了影響。以下結(jié)合數(shù)據(jù)采集PLC SLC505斷網(wǎng)實(shí)例，總結(jié)故障原因及解決措施。2 SLC505接入企業(yè)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)酒鋼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地域跨度大、涉及部門多，網(wǎng)絡(luò)功能比較復(fù)雜，骨干網(wǎng)的設(shè)計(jì)采用Cisco的三層結(jié)構(gòu)模型，屬于典型的層次結(jié)構(gòu)，即核心層、匯聚層和接入層，每個(gè)層次都有其特定的功能。該P(yáng)LC AB

4、 SLC505部署在不銹鋼熱軋爐卷廠房CT2下數(shù)據(jù)采集站，通過光電收發(fā)器、光纜、非管理型交換機(jī)（HUB）層層級聯(lián)后上聯(lián)至爐卷辦公樓24口HUB1，與IT信息網(wǎng)一起再上聯(lián)至上級中板辦公樓接入層機(jī)房思科2960管理交換機(jī)（Switch1）100M電口。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意如下圖（實(shí)線部分）：3 SLC505斷網(wǎng)故障特征及解決過程3.1排查骨干網(wǎng)絡(luò)是否正常以往該SLC505斷網(wǎng)發(fā)生后，維護(hù)人員排除骨干網(wǎng)絡(luò)故障，在本網(wǎng)段（VLAN3）能ping通PLC IP地址，一般第2天，跨網(wǎng)段能ping通PLC IP后，骨干網(wǎng)核心機(jī)房服務(wù)器可采集到PLC數(shù)據(jù)。本次斷網(wǎng)發(fā)生后，維護(hù)人員拔下PLC以太口雙絞線，直接連接筆記本

5、電腦，筆記本電腦能ping通骨干網(wǎng)DNS服務(wù)器、上網(wǎng)正常、不丟包，說明骨干網(wǎng)是正常的。3.2 排查SLC505以太口通訊是否正常將筆記本電腦和PLC接到同一個(gè)HUB上，拔下上聯(lián)骨干網(wǎng)的級聯(lián)線，能ping通PLC IP而且不丟包，說明PLC以太口是正常的。將級聯(lián)線插到HUB上，筆記本電腦ping不通PLC IP，對PLC程序重新下載，故障依舊未排除。3.3與同網(wǎng)段考勤機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障的聯(lián)系考勤機(jī)維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)爐卷辦公樓考勤機(jī)丟包，更換考勤機(jī)后，考勤機(jī)恢復(fù)正常。爐卷辦公樓區(qū)域PC辦公機(jī)沒有出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，只有考勤機(jī)、數(shù)采PLC兩臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障，該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，數(shù)采PLC程序也未改動(dòng)。根據(jù)維護(hù)經(jīng)

6、驗(yàn)，給PLC重新分配一個(gè)新例外IP，SLC505通訊恢復(fù)正常。但運(yùn)行了大約3天后，考勤機(jī)、SLC505幾乎同時(shí)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷。3.4中板機(jī)房骨干網(wǎng)絡(luò)的改造如上圖虛線所示，將考勤機(jī)、SLC505分別通過光電收發(fā)器、光纜各自跳接直接連接至中板機(jī)房2960交換機(jī)的2個(gè)不同端口（IP網(wǎng)段未改變，仍舊在VLAN3中），考勤機(jī)、SLC505網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)天后，又出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷。為了不影響數(shù)采數(shù)據(jù)上傳，在采集站部署1臺(tái)工控機(jī)接入骨干網(wǎng)，工控機(jī)與SLC505通過COM口通訊，由工控機(jī)采集數(shù)據(jù)上傳至核心機(jī)房服務(wù)器。3.5將考勤機(jī)、SLC505接入到VLAN2因考勤機(jī)可離線保存刷卡數(shù)據(jù)，不影響正常刷卡，決定用考勤機(jī)做實(shí)驗(yàn)

7、，將中板機(jī)房思科2960上接考勤機(jī)的電口劃入VLAN2，給考勤機(jī)分配一個(gè)屬于VLAN2的IP，考勤機(jī)運(yùn)行數(shù)天后，未發(fā)生斷網(wǎng)故障。同樣，給SLC505分配一個(gè)屬于VLAN2的IP，也未發(fā)生斷網(wǎng)故障。4 SLC505斷網(wǎng)故障原因分析4.1工業(yè)以太網(wǎng)和IT信息網(wǎng)的區(qū)別以太網(wǎng)/工業(yè)協(xié)議（Ethernet/IP）是基于以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)通訊模型中的一種，其目的是集成龐大的底層現(xiàn)場總線。它是基于CIP的應(yīng)用層協(xié)議，Ethernet/IP是一個(gè)開放協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中根據(jù)IEEE802.3（CSMA/CD）使用以太網(wǎng)，而在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層中采用TCP/IP和UDP/IP。以太網(wǎng)在工業(yè)和辦公環(huán)境上除安裝

8、要求、環(huán)境要求不同外，在傳輸要求上有顯著的差異。IT信息網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)平均有效率較高，大文件傳輸，傳輸時(shí)間為幾秒鐘，主要為非周期傳輸，可能有顯著的負(fù)荷波動(dòng)，表現(xiàn)為非同步傳輸；而在工業(yè)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)有效率非常高，數(shù)據(jù)包小，傳輸時(shí)間僅為幾微秒，主要是周期傳輸，表現(xiàn)為同步傳輸。4.2考勤機(jī)、SCL505接入點(diǎn)骨干網(wǎng)流量的變化故障發(fā)生前，不銹鋼廠剛剛投用ERP系統(tǒng)，數(shù)據(jù)流量大增，而爐卷辦公樓24口HUB1下連了80多臺(tái)PC機(jī)。廣播域太大，沖突增多，流量集中在HUB1上聯(lián)Switch1單個(gè)端口上。將SCL505直連到Switch1上，雖然達(dá)到了MAC地址和端口的對應(yīng)，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率，由于仍舊在VLAN3中，同一

9、VLAN屬于一個(gè)廣播域，所以故障未得到解決。VLAN2中連接PC機(jī)50多臺(tái)，廣播域相對小，所以故障消除。4.3 SLC505產(chǎn)品設(shè)計(jì)的局限性按照故障表現(xiàn)，考勤機(jī)、SCL505此類工業(yè)設(shè)備連接到骨干網(wǎng)后，只能在本網(wǎng)段ping通，說明其路由更新與PC機(jī)網(wǎng)卡相比有很大的滯后性。依據(jù)帶有沖突檢測載波偵聽的多路訪問（CSMA/CD）機(jī)制，只有當(dāng)其在Switch1中完成MAC地址更新后，才能達(dá)到三層交換機(jī)VLAN的透傳，SLC505在運(yùn)行中，當(dāng)遇到VLAN3中數(shù)據(jù)流量達(dá)到某個(gè)峰值時(shí)，SCL505偵聽到線路忙，得不到數(shù)據(jù)發(fā)送的機(jī)會(huì)，它自動(dòng)將排在發(fā)送隊(duì)列的末尾，繼續(xù)偵聽線路是否空閑，嘗試約16次左右若依舊偵聽

10、到線路忙，則自動(dòng)停止偵聽產(chǎn)生斷網(wǎng)。這就是SLC505時(shí)通時(shí)段，斷網(wǎng)后不能自動(dòng)重連，或因網(wǎng)絡(luò)狀況未改善，重啟SLC505依舊不能連網(wǎng)的原因。SLC505作為AB公司約20年前產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)要求同網(wǎng)段IP設(shè)備約50-60臺(tái)，所以直連Switch1未消除故障。4.4骨干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的局限性 目前，除嘉北工業(yè)園區(qū)外，公司其余區(qū)域?yàn)閭鹘y(tǒng)三層交換機(jī)和二層交換機(jī)、收發(fā)器、光纜、雙絞線組成的100Mbps IT信息網(wǎng)，接入了PC辦公機(jī)、IP視頻監(jiān)控、電子圍欄、工業(yè)IP終端、無線AP等所有可能接入的設(shè)備。這種接入方式上下行帶寬均無法得到保證；另外，線纜破損、強(qiáng)電干擾、線序錯(cuò)誤、ARP病毒攻擊、網(wǎng)卡故障、交換機(jī)環(huán)路等均會(huì)產(chǎn)生廣播風(fēng)暴，增加了接入信息網(wǎng)的PLC設(shè)備斷網(wǎng)發(fā)生的概率。5 結(jié)語隨著大數(shù)據(jù)、工業(yè)4.0時(shí)代的到來，需要工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品生產(chǎn)方提高產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、性能，也需要企業(yè)信息化建設(shè)得到提升，IT信息化人才與自動(dòng)化人才