ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系統(tǒng)冗余故障分析及改進措施

1、系統(tǒng)冗余故障分析及改良措施摘要：介紹了ntrllgix冗余系統(tǒng)的組成和工作原理。針對故障現(xiàn)象，通過對系統(tǒng)軟件的深化研究和不斷試驗、理論，提出了合理的改良措施并獲得了良好的效果，進步了系統(tǒng)的可靠性、排除了因不確定性故障所導(dǎo)致的系統(tǒng)平安。關(guān)鍵詞：ntrllgix冗余系統(tǒng)；故障；原因分析；改良措施和處理方案1冗余系統(tǒng)應(yīng)用簡介以深圳地鐵一期工程為例：典型車站分為a、b兩端，在a端設(shè)置兩套冗余的控制器pl，一套作為整個車站的主控制器兼作與上位機的通訊接口，接車站交換機，另外一套負(fù)責(zé)a端的設(shè)備監(jiān)控；在b端設(shè)置一套冗余的從控制器，負(fù)責(zé)b端的設(shè)備監(jiān)控；在車站的其它地方設(shè)置遠(yuǎn)程i/設(shè)備。控制器及各遠(yuǎn)程i/設(shè)備通

2、過冗余的ntrlnet現(xiàn)場總線相連。系統(tǒng)配置如圖12冗余系統(tǒng)的設(shè)置和工作原理ntrllgix冗余系統(tǒng)硬件構(gòu)造由兩個完全一樣的控制器框架組成，每個ntrllgix冗余系統(tǒng)框架中控制器模塊、通信模塊和sr模塊。兩個框架尺寸完全一樣，模塊一模一樣，插放位置也一模一樣，控制器中的程序也一模一樣。兩個控制器框架之間，完全靠系統(tǒng)冗余模塊sr來完成同步和數(shù)據(jù)的交換。進入同步狀態(tài)的主機控制器，自動地傳送備份數(shù)據(jù)到輔機控制器，這些數(shù)據(jù)無須用戶挑選和編程，只要在主機控制器中被程序運行時刷新過的數(shù)據(jù)，都會通過穿插裝載傳送到輔機控制器，傳送的數(shù)據(jù)量可以非常大。控制器通過與sr的連接，得知自己是主機控制器還是輔機控制器

3、，從而決定是傳送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)。這些完全不需要用戶的介入，系統(tǒng)自動獲娶自動判斷、自動傳送。兩個控制器的同步運行和大量數(shù)據(jù)的復(fù)制，使得輸出得到無擾切換。在成對的冗余框架中，首先上電的框架成為主機框架，后上電的框架作為輔機框架，并建立與主機控制器的同步。當(dāng)出現(xiàn)主機控制器所在框架掉電、拔插主機框架上的任何模塊、控制器程序發(fā)生主要故障、斷開nbr模塊上的ntrlnet分接器或電纜、斷開enbt模塊的ethernet/ip電纜等情況，或者收到來自主機控制器中用sg發(fā)送的命令、來自rslinx中sr模塊組態(tài)頁面操作的命令都會發(fā)生冗余切換。3系統(tǒng)冗余故障顯示及查找冗余系統(tǒng)不能正常工作，常常表如今輔機不能同

4、步。輔機不能同步的原因有很多，查找的方法也很多，一般說來，冗余框架中的nbr模塊都有清楚的提示，sr模塊的組態(tài)界面也存放了詳盡的信息。冗余框架插放的nbr模塊的面板將顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，面板是字符式顯示，一般是縮寫的大小字母，它們所表達的意思見表1。最重要一點的是，所有成對的模塊必須是一樣的產(chǎn)品編號、系列號和版本號，并且插放在一樣槽內(nèi)。假如輔機框架的nbr的keeper與成對冗余的主機框架nbr的數(shù)字簽名不匹配的話，輔機框架是不能同步的。需要在rsnetrx組態(tài)軟件中，選擇keeperstatus，檢查輔機是否為validkeeper。假如不是，操作updatekeeper使之恢復(fù)正常。出現(xiàn)這種情

5、況的原因可能是ntrlnet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)時，輔機nbr模塊是關(guān)閉的或者在別的網(wǎng)絡(luò)中組態(tài)過。根據(jù)提示檢查硬件的情況，是比擬直觀和容易的。但是實際使用過程中，大多數(shù)故障不是硬件引起的，而是由于參數(shù)設(shè)置不合理、通信和連接規(guī)劃不好，導(dǎo)致控制器出現(xiàn)主要或者次要故障。在深圳地鐵一期工程的建立過程中，由于承包商是首次使用ntrllgix系列產(chǎn)品，在參數(shù)設(shè)置方面沒有仔細(xì)研究和推敲。為了追求最短的響應(yīng)時間，將所有參數(shù)都設(shè)置為最小值。這樣就存在控制器沒有足夠的時間去完成非預(yù)定性的通信、內(nèi)存分配比例不合理、連續(xù)任務(wù)athdg時間太短、周期性任務(wù)執(zhí)行時間大于周期時間、高優(yōu)先權(quán)程序執(zhí)行時間超過最低優(yōu)先權(quán)程序周期時間、冗余框

6、架中nbr模塊pu運用效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過75等一系列隱性故障。4改良措施和處理方案4.1保證非預(yù)定性通信的執(zhí)行時間一般說來，非預(yù)定性通信是除了控制器i/組態(tài)和控制器之間的prdued/nsued之外的所有的通信編程設(shè)備的在線、hi的訪問、執(zhí)行sg指令、響應(yīng)其他控制器的sg、同步冗余系統(tǒng)的輔機框架、建立或監(jiān)視i/的連接熱拔插模塊、從控制器的串口通過背板訪問其他設(shè)備等。所有的都是在任務(wù)邏輯程序執(zhí)行以外的時間進展。假如控制器組態(tài)了一個連續(xù)任務(wù)，由控制器中的systeverheadtieslie設(shè)定值決定非預(yù)定性通信的時間；假如控制器沒有設(shè)定連續(xù)任務(wù)，那么在所有周期性任務(wù)執(zhí)行完畢的剩余時間內(nèi)完成。深圳地鐵一

7、期工程所有控制器內(nèi)邏輯程序均為一個連續(xù)任務(wù)，多個周期性任務(wù)的配置。所以，應(yīng)該適當(dāng)增大systeverheadtieslie設(shè)定值，保證控制器有足夠的時間完成非預(yù)定性通信的執(zhí)行。詳細(xì)方法是：通過lgix5000在線連接控制器，在控制器的屬性/高級屬性中設(shè)置systeverheadtieslie。圖24.2合理設(shè)置周期性任務(wù)的時間參數(shù)對于周期性任務(wù)，必須確定最高優(yōu)先權(quán)任務(wù)的執(zhí)行時間是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的周期時間，所有任務(wù)執(zhí)行時間的總和是否遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于最低優(yōu)先權(quán)任務(wù)的周期時間；athdg時間通常為本任務(wù)運行時間的10倍左右。周期時間、athdg時間可以通過lgix5000在線連接控制器，在任務(wù)的屬性/組態(tài)中修

8、改圖3；任務(wù)執(zhí)行時間可以通過lgix5000在線連接控制器，在任務(wù)的屬性/監(jiān)聽中查看。圖44.3降低冗余框架nbr模塊的pu運用效率冗余系統(tǒng)中的nbr模塊需要足夠的時間去處理冗余的操作，冗余同步操作將占用nbr模塊pu運用效率的8個百分點左右，假如超過75，可能會阻礙冗余切換后的輔機同步。深圳地鐵一期工程冗余系統(tǒng)nbr的pu運用效率達90以上，局部甚至高達95，很容易出現(xiàn)冗余切換后pu滿負(fù)荷運行，導(dǎo)致同步失敗。所以必須想方法把nbr模塊的pu運用效率降下來。要降低nbr模塊的pu運用效率，可以從以下幾個方面著手：增大ntrlnet網(wǎng)絡(luò)的nut網(wǎng)絡(luò)刷新時間、增大i/模塊連接的rpi懇求數(shù)據(jù)包間隔

9、、減少通過nbr連接的數(shù)量、減少sg的數(shù)量和增加nbr模塊來分流信息。由于深圳地鐵一期工程的設(shè)備已經(jīng)定型，增加nbr模塊涉及到更換機架本錢太高，也沒有可以減少的sg指令和通過nbr的連接，所以只能從增大ntrlnet網(wǎng)絡(luò)的nut和i/模塊的rpi兩個方面入手。深圳地鐵一期工程冗余系統(tǒng)的nut和rpi均設(shè)置為系統(tǒng)組態(tài)時的默認(rèn)值，分別為5s和20s。也就是說，系統(tǒng)每5s刷新網(wǎng)絡(luò)一次，每20s更新一次i/模塊數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)的監(jiān)控對象是風(fēng)機、風(fēng)閥、溫濕度傳感器、冷水流量傳感器、水系統(tǒng)二通閥執(zhí)行器等設(shè)備，所有的設(shè)備均不會發(fā)生狀態(tài)的高頻變化，也不用控制設(shè)備高頻度開關(guān)，所以系統(tǒng)默認(rèn)的nut和rpi遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實際應(yīng)用的需要。這樣就過多的耗用網(wǎng)絡(luò)資源，占用ntrlnet預(yù)定性數(shù)據(jù)的帶寬。而rpi值一般設(shè)為實際需要時間的50即可，即在一個周期內(nèi)采樣兩次。在系統(tǒng)沒有高頻動作設(shè)備，保證系統(tǒng)實時性的前提下，經(jīng)過屢次測試將rpi由20s改為80s，將nut由5s改為20srpi=nut*2n，成功的將冗余系統(tǒng)nbr的pu運用效率降到了75以下。rpi設(shè)定可以通過lgix5000在線連接控制器，在i/nfiguratin展開所有已經(jīng)組態(tài)的模塊，右鍵點擊適配器選擇pr